前言：隨著隱身時(shí)代的到來，飛翼布局正受到越來越多的重視和采用。世界各國紛紛加大對(duì)飛翼的研究和投入，各種飛翼布局飛行器如雨后春筍般層出不窮，尤其是我國攻-11隱身無人機(jī)列裝，儼然標(biāo)志著我國飛翼時(shí)代的到來，那么飛翼布局有何獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)能獲得各國的青睞？是否能夠主導(dǎo)未來天空？本文將和讀者探索飛翼布局近百年的探索及其技術(shù)特點(diǎn)，以及其未來的走勢(shì)。
攻-11隱身無人機(jī)
飛翼的曇花一現(xiàn)
飛翼機(jī)的前世要從上世紀(jì)30年代說起，當(dāng)時(shí)德國的霍頓兄弟積極從事飛翼的研究。早在1931 年，瓦爾特· 霍頓就制造了第一架霍頓 Ho I 飛翼滑翔機(jī)。經(jīng)過不懈的研究和探索，霍頓兄弟在二戰(zhàn)末期設(shè)計(jì)的德國Go-229戰(zhàn)斗轟炸機(jī)，這是人類歷史上第一架無尾飛翼噴氣式戰(zhàn)斗轟炸機(jī)。其外形和性能即使在當(dāng)今也相當(dāng)前衛(wèi)，也是納粹德國的末日奇跡武器設(shè)計(jì)之一。
德國Go-229戰(zhàn)斗轟炸機(jī)
Go-229僅有三架原型機(jī)，用于氣動(dòng)驗(yàn)證和研究，令人贊嘆的是，德國航空工業(yè)當(dāng)時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)飛翼布局具有隱身特性，有能力對(duì)英國雷達(dá)群進(jìn)行突防。但德國戰(zhàn)敗后Go-229被燒毀，部件現(xiàn)存放于美國博物館，美國同時(shí)也獲得了大量研究資料，為美國后來飛翼可行性研究提供大量寶貴數(shù)據(jù)和借鑒。
銷毀前的Go-229戰(zhàn)斗轟炸機(jī)
其實(shí)飛翼研究甚至比德國還早，美國諾斯羅普公司的締造者飛機(jī)設(shè)計(jì)師杰克·諾斯羅普從上世紀(jì)20年代就認(rèn)為飛翼布局充滿希望并展開研究，早在1940 年諾斯羅普就設(shè)計(jì)了 N-1M 飛翼小型試驗(yàn)機(jī)，并成功激起了美國陸軍研證飛翼的興趣。陸軍與諾期洛普簽訂研制 4 發(fā)動(dòng)機(jī)的飛翼重型轟炸機(jī)，諾期洛普采用N-1M 的升級(jí)版N-9M 飛翼機(jī)作為以后XB-35 飛翼轟炸機(jī)的原型機(jī)。
N9M飛翼機(jī)
1946 年 7 月 25 日，當(dāng)時(shí)世界上最大的全翼式飛機(jī)XB-35成功試飛， 使美國飛翼航空器一舉躍上新的臺(tái)階。這種“飛翼”上裝有四臺(tái)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，反向螺旋槳驅(qū)動(dòng)，共生產(chǎn)了十架原型機(jī)，為美國大型飛翼機(jī)驗(yàn)證及發(fā)展鋪平了道路。
正在西部沙漠地區(qū)試飛的XB-35原型機(jī)
隨著噴氣時(shí)代的到來，XB-35改用8 臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)一步提高性能以及實(shí)用化，于是 YB-49誕生了 。1974 年 10 月 21 日，第一架真正的噴氣飛翼轟炸機(jī)進(jìn)行了試飛，最大速度達(dá)到 832 公里/小時(shí)，并創(chuàng)造了 12,810 米服役升限的紀(jì)錄，航程為 7,210 公里，可裝載炸彈 16.7 噸。 但在后來的試飛過程中由于操控問題出現(xiàn)嚴(yán)重事故，YB-49 項(xiàng)目被終止。
YB-49噴氣飛翼轟炸機(jī)
大家為YB-49悲情之時(shí)，也有非常有趣的事情，由于YB-49正面反射面積極小，在試飛時(shí)其信號(hào)在地面雷達(dá)上經(jīng)常消失，這令控制塔臺(tái)緊張異常。但真是這一點(diǎn)，引起了美國軍方以及有識(shí)之士重大關(guān)注，以至于在取消飛翼項(xiàng)目之后又展開了新一輪電磁信號(hào)的秘密測(cè)試。諾斯羅普公司領(lǐng)導(dǎo)下的飛翼技術(shù)依然作為一個(gè)國防研究課題得到美國空軍的資助。
美國諾斯羅普家族的飛翼
飛翼的黯然消沉
自美國YB-49 項(xiàng)目終止之后，世界航空界再無飛翼的蹤影，飛翼布局飛機(jī)的共性難題是穩(wěn)定性和操縱性。由于飛翼布局的升力面主要在后部，升力中心與重心不靠近，所以會(huì)產(chǎn)生很大的低頭力矩，飛行中機(jī)翼會(huì)繞橫軸翻轉(zhuǎn)，造成機(jī)體俯仰不穩(wěn)定；飛翼在某一飛行速度下還容易保持穩(wěn)定，但是一旦飛行進(jìn)度和姿態(tài)變化時(shí)，壓力中心移動(dòng)，就很難說會(huì)保持穩(wěn)定飛行。
YB-49使用了小型垂尾，但是航向穩(wěn)定性仍然不佳
同時(shí)飛翼布局水平穩(wěn)定性也差，得保持一定仰角來克服；而且飛翼布局通常沒有垂尾，造成縱向穩(wěn)定性更差，偏航操縱也比較復(fù)雜，再加上當(dāng)舵面進(jìn)行組合偏轉(zhuǎn)是會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾效應(yīng)，這種干擾常導(dǎo)致組合偏轉(zhuǎn)效率低于單獨(dú)偏轉(zhuǎn)之和。這也就導(dǎo)致了飛翼布局的飛機(jī)操縱效能低，機(jī)動(dòng)性差。
停飛的XB-35
當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)尚不發(fā)達(dá)，沒有計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)協(xié)助飛行員操縱飛機(jī)，也沒有電傳操縱系統(tǒng)，更談不上徹底改變飛機(jī)機(jī)動(dòng)性的靜不穩(wěn)定的飛控技術(shù)，飛翼布局飛機(jī)的飛行控制問題一直難以解決，人為控制操縱起來非常復(fù)雜，造成事故頻繁，悲劇不斷。自此飛翼機(jī)黯然退出航空舞臺(tái)。
等待集中銷毀的XB-35和YB-49原型機(jī)
飛翼的瑕不掩瑜
雖然飛翼布局存在嚴(yán)重問題，但它也有著得天獨(dú)厚的幾大優(yōu)勢(shì)：
一是升阻比高：飛翼布局外形復(fù)合流體力學(xué)，迎面阻力小且升力大，它的升阻比可以輕易地達(dá)到１５以上，更適于長(zhǎng)時(shí)間滯空，而一般超音速戰(zhàn)斗機(jī)約為１０左右。
二是載荷效率高：這是飛翼布局的天生優(yōu)勢(shì)，美國試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在擁有相同載荷，發(fā)動(dòng)機(jī)雷同，飛翼布局的空重可降低30%，最大重量降低了近40%，在耗油量相同的情況下，最大航程要超出近20%。
換裝6臺(tái)噴氣引擎的 YB-49
三是翼身融合：由于機(jī)翼與機(jī)身融為一體，省掉了重量，尤其沒有尾翼的扭力作用，機(jī)體結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)的更加簡(jiǎn)單結(jié)實(shí)。
四是是隱身性能好：飛翼布局翼身完全融合為一體，外形沒有明顯的凹凸，更沒有碩大的尾翼，埋藏式進(jìn)氣道等設(shè)計(jì)，因此雷達(dá)反射面積很小。通常認(rèn)為，僅飛翼外形一項(xiàng)，就能把飛機(jī)的正面ＲＣＳ減少掉８０%，因此飛翼的隱身優(yōu)勢(shì)較其它布局非常明顯，使飛機(jī)的隱身能力再上一層樓。
改為噴氣式的YB-49轟炸機(jī)
飛翼的絕處逢生
正是由于飛翼布局這些得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，讓航空設(shè)計(jì)師們難以忘懷。直到20世紀(jì)80年代，隨著科技的突飛猛進(jìn)，放寬靜穩(wěn)定度技術(shù)、電傳操縱飛控技術(shù)、線控增穩(wěn)技術(shù)的成熟與超級(jí)計(jì)算機(jī)在飛控系統(tǒng)中的采用日益成熟。這些新的技術(shù)革命賦予了飛翼布局新的生命，飛翼布局飛機(jī)面臨的穩(wěn)定性和操控性世紀(jì)難題，才得到徹底解決。
F-16戰(zhàn)斗機(jī)是現(xiàn)代飛控技術(shù)集大成者
于是，諾斯諾普公司于20世紀(jì)80年代設(shè)計(jì)的B-2轟炸機(jī)，才得以順利進(jìn)入美國空軍服役，B-2也成為有史以來隱身能力最好、突防能力最強(qiáng)的戰(zhàn)略轟炸機(jī)，B-2飛機(jī)在雷達(dá)上的反射面積只有同類大小飛機(jī)的1/100。同時(shí)B-2也是最昂貴的轟炸機(jī)，單機(jī)價(jià)格達(dá)到了驚人的22.5億美元。
B-2是有史以來隱身能力最好、突防能力最強(qiáng)的戰(zhàn)略轟炸機(jī)
飛翼的時(shí)代潮流
從以上特點(diǎn)可知，飛翼布局較適合那些需要長(zhǎng)時(shí)間遠(yuǎn)程飛行、對(duì)載彈量大以及隱身要求很高而對(duì)機(jī)動(dòng)性和速度要求較低的機(jī)種。因此適用飛翼布局的飛機(jī)，一是戰(zhàn)略轟炸機(jī)，二是無人攻擊機(jī)。前者需要遠(yuǎn)程巡航，后者需要長(zhǎng)時(shí)間滯空，而兩者作為進(jìn)攻性武器自衛(wèi)能力差，都對(duì)隱身有很高要求，而不需要高機(jī)動(dòng)性。
美國飛翼布局的MQ-25A項(xiàng)目
飛翼在新一代遠(yuǎn)程戰(zhàn)略轟炸機(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)中一如既往的挑起大梁。早在2016年，美國已啟動(dòng)新一代戰(zhàn)略轟炸機(jī)B-21 “奇襲者”的研制工作。B-21同樣采用“飛翼”布局，B-21的外形，與美國空軍現(xiàn)役B-2隱形轟炸機(jī)外形極為相似。
美國新一代戰(zhàn)略轟炸機(jī)B-21 “奇襲者”
俄羅斯媒體報(bào)道說，俄羅斯下一代遠(yuǎn)程轟炸機(jī)，也是一款全隱身飛機(jī)，沒有水平尾翼，飛行速度為高亞音速，具有強(qiáng)大突防能力，可以突破世界上任何在役與在建的防空系統(tǒng)。最大航程將達(dá)1.2萬公里，起飛重量不超過200噸，預(yù)計(jì)該機(jī)將在2025到2026年首飛。它將取代俄羅斯空天軍現(xiàn)裝備的圖-95、圖-160、圖-22M3三型轟炸機(jī)。
俄羅斯新式pakda概念隱身轟炸機(jī)
飛翼布局無人機(jī)方面發(fā)展更是翻天覆地，隨著技術(shù)的成熟，無人機(jī)的發(fā)展再次為飛翼機(jī)插上了科技的“翅膀”，尤其飛翼布局的先進(jìn)隱身無人機(jī)率先大放異彩，如美國的X-47B無人機(jī)、法國“神經(jīng)元”無人機(jī)、俄羅斯“獵人”無人機(jī)、英國“雷神”無人機(jī)等。
法國“神經(jīng)元”無人機(jī)已經(jīng)列裝“戴高樂”號(hào)航母
英國 bae 公司所研發(fā)的雷神無人機(jī)
俄羅斯獵人b隱形無人機(jī)
解放軍空軍司令馬曉天上將之前首度向外界確認(rèn)了我國正在研發(fā)新一代轟炸機(jī)的消息，據(jù)中國航專家透露， 中國正在研制的下一代遠(yuǎn)程轟炸機(jī)“轟-20”，也將采用“飛翼”布局。
我國正在研發(fā)新一代轟炸機(jī)
我國飛翼布局的先進(jìn)隱身無人機(jī)研發(fā)同步于國際水準(zhǔn)，尤其是的我國攻-11隱身無人機(jī)已經(jīng)列裝，標(biāo)志著我國飛翼技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
殲-20與攻-11“有人+無人”組合為為未來趨勢(shì)
不光如此，我國尚有多款飛翼無人機(jī)處于試飛狀態(tài)，比如“彩虹”隱身無人機(jī)系列、“天鷹”隱身無人機(jī)、CH-805高速隱身靶機(jī)等數(shù)款無人機(jī)成為航展的焦點(diǎn)之一?？梢哉f我國隱身無人機(jī)是一個(gè)“大家族”。
“彩虹”隱身無人機(jī)
飛翼的未來趨勢(shì)
正如上文所說，由于飛翼布局的機(jī)翼面積很大，在超音速飛行時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的摩擦阻力，至少目前我們很少見到飛翼布局的超音速飛機(jī)，正是由于這個(gè)原因飛翼布局雖將大行其道，但是未必會(huì)“一統(tǒng)天下”。但隨著航空科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，三角布局的改進(jìn)型飛翼超音速飛行不是妄談。
無偵-8特型飛翼無人偵察機(jī)應(yīng)該可以超音速飛行
民航領(lǐng)域方面由于飛翼的先進(jìn)性，未來將成為一支重要力量。 比如波音正在研發(fā)的波音797，研究數(shù)據(jù)表明這款飛翼機(jī)體混合結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)明顯，最主要的是 “升力比”大幅度提高，在機(jī)身重量減少25%的情況下，“升力比”提高達(dá)50%； 波音797機(jī)翼機(jī)體混合式結(jié)構(gòu)的另一主要優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體強(qiáng)度大幅提高，由于減少空氣紊流對(duì)機(jī)體的壓力，造成燃油效率比A380提高33%。 優(yōu)異的性能使波音797能在滿載1000名乘客的負(fù)荷下續(xù)航能力16000公里，速度每小時(shí) 935公里，未來客機(jī)有可能因?yàn)轱w翼而改變。
波音很多年前就開展了飛翼布局客機(jī)的研究
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