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在本月出版的、由中国兵器工业情报所主办的《现代兵器》杂志六月刊上,相信各位读者首先注意到的都是它的封图,一架采用了经典的“大飞翼”结构、具备低可探测性能的隐身战略轰炸机。同时,在杂志内页上还附加了该机的详细三视图,题注则被标注为“新型轰炸机想象图”,不出意料,这架“懂的都懂”的隐身战略轰炸机在军迷群体中再度引发了热潮。

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可变机翼”的来历

而在这架“某型隐身轰炸机”的三视图中,最引人注目的细节是该型隐身轰炸机的水平尾翼与垂直尾翼设计,它采用了一个非常特殊的、具备极强的技术独创性的“水平尾翼变形结构”:在某个飞行构型下,它的水平尾翼将整合到整个飞翼尾部的气动操纵面内,使得这架轰炸机的气动外形与美军的B-2隐身轰炸机显得极为类似;而在另一种飞行构型下,它的水平尾翼呈现出“上反”姿态,从水平尾翼变形成为V型垂直尾翼,也即所谓的“水平尾翼变形”,使这架隐身战略轰炸机看起来又像是一架“大号”隐身战斗机。

这一独特的气动结构并非空穴来风,它的技术来源目前能找到的,是中国航空工业空气动力研究院在去年十月份发表的一篇开源论文。该论文主要论述的是一种兼顾超音速飞行与亚音速气动性能的先进航空器构型,而“水平尾翼变形”结构被视为一种有效的技术解决方案。

根据论文中数学建模计算的数据显示,在运用了这一“水平尾翼变形”结构后,航空器在超音速、亚音速速段均具备较好的升阻比性能,且能够有效规避大飞翼构型在超音速速段舵效下降,航向稳定性不足的缺陷,同时其尾翼无论在“水平状态”还是“上反状态”,对于全机的低可探测性能均没有太大影响。这一论文认为,这种“水平尾翼变形”气动构型能够有效地解决大飞翼结构航空器不适合超音速飞行的先天缺陷,有利于研发一种兼顾超音速飞行性能与低可探测性能的战略轰炸机。

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就这样,中国航空工业气动所的研究论文,再加上中国兵器工业情报所主办的军事杂志,可能还要加上部分网络大V的再一次推波助澜,“这就是真正的轰-20”在网上再度刷屏,不少读者也再度跑到大伊万这边留言,询问“真正的轰-20”到底是不是就是网上传言的这个样子。

可变机翼”的来历的可行性

其实,要大伊万觉得吧,能把航空工业气动所的一篇论文和正在研发的新一代隐身战略轰炸机联系起来,只能说明一个问题:这个“轰-XX”放鸽子放的时间实在有些太久了,各路军迷弄的实在是有点焦躁,基本上达到了“听风就是雨”的状态,见到点啥都能给联想到新一代战略轰炸机上。

别的不说,就从航空工业气动所这篇论文面世的时间来看,这个“水平尾翼变形”构型用在新一代隐身战略轰炸机上的面就不大:很简单,这是一篇2020年年底才发表的、而且还处于开源状态的论文,文中给出的计算数据比较粗略,没有更多更详细的设计。

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大伊万认为,本质上来说它就是一个普通的概念设计,甚至连美国空军当年搞F-117A型轻型轰炸机之前的“Have Blue”计划都没有走到,它要从“概念设计”真正变成实机,这么一个初步的设计构型起码需要经过详细设计,经过气动吹风,然后才能真正开始型号初步设计、型号详细设计与设计发图。这意味着,如果咱们的新一代战略轰炸机真的使用了这种“水平尾翼变形”气动构型,别说想在最近出来了,怕是未来几年都得接着咕下去,到时候这各位翘首以盼的吃瓜军迷被急死就不说了,连大伊万估计到时候都会等得挺着急呐。

同时,从技术角度来说,大伊万也并不认为这个“水平尾翼变形”的气动构型能够这么快就实际运用,很简单:从历史的角度来分析,在冷战时期美国空军研制的XB-70“女武神”战略轰炸机、苏霍伊公司的T-4战略轰炸机项目中,也都先后运用过“主翼下反”技术以增强航向稳定性。而在当前波音公司研制的新一代远程宽体客机波音-777X中,也在飞机大翼的翼尖段使用了可变形结构,在飞行状态下处于“放下”状态,而在地面滑行状态下处于“上反”状态,这一结构有利于提升民航机场的停机位利用率。

XB-70“女武神”战略轰炸机

但是,我们可以发现,冷战时期的XB-70项目和苏霍伊T-4MS项目均以失败告终,失败原因中一个非常重要的因素就是技术难度过大,即使是首次运用可变机翼技术的波音-777X,也只不过在大翼翼尖段运用了非常小的一截变形机翼,技术跨越并不大。

T-4战略轰炸机

这意味着,“机翼变形”这种技术,目前在各主要军事强国尤其是航空强国眼中,还是一种技术实现难度比较高的不成熟技术。只能首先用在次要气动控制面上,随后才能在主要气动面上使用,而要中国空军在新一代战略轰炸机上实现这么大的技术跨越,无疑会极大地提高研发难度、降低技术成熟度。大伊万认为,对于尚处于“后发状态”的中国航空工业来说,这并非是一个稳妥的研发策略(求打脸)。

更不必说,“可变机翼”技术在具体的工程运用上还有不小的实用难题,比如作为需要安装多个转轴、在整个寿命期内可能要转动几百乃至几千次的大型空气动力面,应当如何选择相应的材料,抗损容损限度如何设计,就是一个非常明显的问题;而作为左右两侧的、确保航向稳定性的主要气动面,怎样确保两个气动面在启动时完全同步、在放下时又要与飞翼后缘的水平尾翼完全贴合,对于整机设计与分系统可靠性也同样是巨大的考验。因此,大伊万认为,这种“变形机翼”技术,当下的工程运用条件还并不算成熟。

轰-20期待的可行性

相对于相应的分系统工程运用,大伊万认为,更为重要的问题是,很多读者念兹在兹的、要求战略轰炸机“既可以亚音速隐身突防,又可以超音速突防”的技术要求是否符合实际。

轰20想象图(图源:网易谈兵)

当然,从单纯的战术层面上看,集成在一架战术、战略飞机上的功能那肯定是越多越好,最好不仅能隐身,还能高超音速巡航,不仅能够高超音速巡航,还能顺带把攻势制空、防空反导、纵深打击、航空制海、战略核攻击等一票任务统统都给干了。但是,这种性能上“贪大求全”,必然会带来该机研发难度、装备价格的直线上升,而战略轰炸机(尤其是这种战略轰炸机)所具备的装备妥善率较低、出动架次数较少的缺陷将会在这一机型上体现得更为明显,两头讨好的结果必然是两头都不讨好。

轰20想象图(图源:网易谈兵)

更不用说,战略轰炸机的超音速巡航这一性能,起码在目前美、俄两国空军中已经是一个逐渐被放弃的战术性能了,正如我们之前曾经科普过的那样,美国空军战略轰炸机部队、苏联空军远程航空兵之所以一度对战略轰炸机的超音速巡航能力较为热衷,本质上还是拿超音速巡航当作一种“突防”手段使用,试图靠战略轰炸机的两倍突防性能“单骑闯关”、强突北美防空司令部或苏军国土防空军的防空拦截线的。但伴随着诸如S-300P型远程防空导弹、F-15C型战斗机加上AIM-120型空对空导弹的组合,这种战略轰炸机的超音速突防性能已经变得越来越没有意义,甚至在2008年的俄格战争中,以格鲁吉亚这种体量的国家都能使用远程防空导弹击落俄罗斯空军的图-22MR型战役侦察机。

美国B-2

故而,目前美国空军正在放弃其现有的B-1B型超音速战略轰炸机,而俄罗斯空天军的图-22M3与图-160M2型战略轰炸机也越来越少地使用其超音速突防性能,且美国空军下一代战略轰炸机B-21、俄罗斯空天军下一代战略轰炸机PAK-DA均不具备超音速性能,就是这一战术思想在美俄两军中的体现。

PAK-DA

同时,从目前的低可探测技术发展情况来看,“超音速飞行”与“低可探测”本身就是一对互相矛盾的性能:在超音速飞行时,航空器机体表面与尾焰的红外特征将会表现得极其明显,乃至可以被天基红外探测系统在数千公里外捕捉到。比如美军目前正在建设中的、可以探测高超音速飞行器等大型超音速飞行体的低轨道红外预警卫星系统(HTBSS),正适宜探测此类目标。因此,大伊万觉得,与其追求不切实际的、已经过时的“超音速突防”性能,倒不如将“技能点”全部点到雷达隐身与部分红外隐身性能上,“顾两头不如顾一头”,确保我军新一代的隐身战略轰炸机能够尽快出现在大家的面前。

而至于这个“可变形机翼”设计,到底会用在何种类型的飞行体上,大伊万觉得,没准会用在更新一代的、甚至是具备高超音速飞行性能的亚轨道战略轰炸系统上呢?脑洞一下而已,大家不必当真。