成都迈向航空创新的又一步：翔龙的联翼

作者：TopGun

　　

翔龙的联翼

　　 成都的翔龙无人机，其联翼的布局引人注目。下图是最新的翔龙照片，请注意其机翼是后翼连接在前翼上：

　　从下面的翔龙模型图上，可以看出前后翼连接的整体情况：

　　联翼的最大优点是既保持了常规大展弦比机翼高巡航升阻比的优点，又克服了常规大展弦比机翼的结构缺陷。我用美国全球鹰来说明常规大展弦比机翼的这个优点和缺点。

　　全球鹰凭借一双大展弦比的机翼提供的高巡航升阻比，可以在接近 2 万米的高度长时间巡航：

　　但是全球鹰的机翼过于细长导致机翼结构效率低，不利于将机翼升力传到机身。这个薄薄的机翼结构必须有高的强度来承受巨大升力扭矩，这使得机翼重量大。

　　联翼通过把两副机翼连接起来，极大地增加了机翼向机身传力的结构高度，从而大幅度地降低了单个机翼的应力，导致机翼结构可以做得很轻。下图中翔龙前翼的升力有很大一部分并不是通过前翼传向机身，而是通过后翼传向机身。后翼比前翼高得多，所以并不是薄薄的单个机翼在承受升力产生的扭矩，而是一个具有相当结构高度的前后机翼组成的类似“梁”的结构在承受这个扭矩：

　　联翼布局飞机高巡航升阻比外加低结构重量的优点，使得洛克希德公司曾经研究过联翼布局的客机：

　　洛克希德认为这个布局尤其适合空中加油飞机，因为联翼飞机可以同时给两架飞机进行硬式加油：

　　同时给两架飞机进行软式空中加油已经实现，但是装两个硬式加油管并同时给两架飞机硬式加油，现在还没有过。

　　波音公司根据联翼的特点，研究过很多无人机的方案。下图是 Sensor Craft 无人机方案之一的两张图：

　　上述波音方案的前后翼组合在传递升力载荷时是如何变形的：

　　下图是波音另一种联翼无人机方案。这个方案前后翼高度一致，并无我前面所说联翼的结构高度优点，但是在隐身上却更好一些：

　　这个方案的模型试飞图和三面图：

　　另外一个具有很好隐身外形的联翼方案：

　　波音公司研究的一些联翼方案：

　　Northrop 公司在全球鹰的后续发展型号上也可虑了联翼方案：

　　联翼还有一个非常重要的优点：可以大幅度减小超音速音爆，而这是下一代超音速客机的关键。

　　第一代超音速客机协和被禁止在北美大陆上空超音速飞行，因为协和在超音速时产生的音爆会影响地面生活。这个因为音爆而导致的禁令严重减少了协和的销量。虽然协和还有油耗过大等其他缺点，但音爆问题硬生生地砍掉了协和的一大块市场。下面两图是欧洲航空的骄傲——第一代超音速客机协和：

　　欧美挟垄断全球亚音速客机市场之威，正在不紧不慢，却一步一个脚印地向下一代超音速客机迈进。到目前为止，以黑鸟、F-22 等超音速飞机闻名的美国洛克希德马丁公司认为有一个大幅度减小超音速音爆的重要技术——联翼。

　　联翼因为前后翼中间有空隙，可以很容易地被用来设计成符合跨音速和超音速面积律的飞机。飞机越符合跨/超音速面积律，在突破音障和超音速飞行时音爆越小，甚至可以符合在陆地上超音速飞行的要求。

　　洛克希德马丁采用联翼布局，正在与其他公司合作，开发一种可以在符合陆地音爆规定下以 1.6 倍音速到 1.8 倍音速飞行的公务机。下面是联翼超音速公务机（SSBJ/QSST）三面图：

　　下图可以看到这个飞机的后翼是如何与前翼连接的。这个连接在飞机结构上用了加强件综合利用的概念：前翼的相关结构既用来连接后机翼，也用来安装发动机：

　　下图是从侧前方看这个飞机。可以清晰地看到后翼与垂尾的连接，也可以清晰地看到鸭式布局的前翼：

　　下图可见飞机腹部的大致情况：

　　下图是 NASA 展望下一代大型超音速客机的一个想象图：

　　欧美在开发新一代超音速客机上非常从容。他们从开发超音速公务机开始，然后进一步做更大的飞机，直至大型客机。欧美开发新一代超音速客机也可能导致行业的重新组合。正如上面所说，早已离开民用飞机市场的洛克希德马丁公司，有凭借超音速技术优势回归民机市场的想法。

　　这就使我认为，成都可以学习洛克希德马丁以超音速技术杀入民用飞机市场的路子，在超音速民用飞机上打破欧美的垄断。因为成都近日曝光的翔龙无人机采用了对于超音速民机很有前景的技术：联翼，而且成都正在开发超音速巡航战斗机 J-20。

本章小结：

　　1、成都目前开发的联翼技术在新一代超音速民用飞机上很有前景；

　　2、成都应该学习洛克希德马丁，以超音速技术加入民用飞机市场。无论下一代超音速客机是否使用联翼，成都的超音速技术都对中国打破欧美在超音速客机上的垄断至关重要。

炸弹！炸弹！

　　上图中的炸弹使用了联翼，这颗炸弹穿透厚厚的掩体之后爆炸，如下图所示：

　　同样的联翼炸弹精确攻击一门自行火箭炮，下图是击中瞬间：

　　同样的联翼炸弹在命中海上靶标前瞬间：

　　上面的联翼炸弹是美国 GBU-39 小直径炸弹。这个炸弹所用的联翼系统有一个毒辣的外号：钻石背。钻石背是一种巨毒的蛇，属于响尾蛇的一种：

　　下图是使用钻石背联翼系统的小直径炸弹 SBU-39 俯视图：

　　使用钻石背联翼系统的 GBU-39 侧前方视图：

　　在空中飞行的GBU-39：

　　尚未安装炸弹弹体的钻石背联翼系统，请注意后翼是安装在一个轨道上并且可以滑动。当后翼滑动时，可以把整个联翼折叠收起或者如下图一样展开：

　　下图可见钻石背联翼系统收起时的样子：

　　上面图中表示 F-22 战斗机机腹弹舱同时带了四枚 GBU-39 炸弹和一枚 AIM-120 中距空空导弹。

　　钻石背联翼系统给 GBU-39 一个相当远的滑翔距离。这使得炸弹载机可以在离目标较远出投弹，有利于载机的安全。这也使得炸弹可以在弹翼和控制面的作用下以接近最佳的角度攻击目标。这个接近最佳的攻击角度，加上先进的制导技术，使得炸弹可以非常精确地命中目标、甚至精确命中目标的薄弱点。这种从近乎理想角度以高精度攻击的方式大幅度减少了需要的弹头装药量，从而大幅度地减小了炸弹的尺寸。

　　折叠的钻石背联翼系统外加小装药量使得这个炸弹是如此之小，以至于在狭小的 F-22 弹舱中总共可以装下 8 颗 GBU-39 小直径炸弹，如下图所示，F-22 仅用机内弹舱，就装下 8 颗 GBU-39 炸弹、2 枚 AIM-120 中距空空导弹、和 2 枚 AIM-9 格斗导弹：

　　F-22 打开机腹两个弹舱之一，露出四颗 GBU-39：

　　钻石背联翼系统的滑翔能力使得 F-22 可以一次投出多颗炸弹，每颗炸弹依靠钻石背联翼飞往处于不同位置的不同目标。下图是 F-22 一次投弹四颗，分别攻击四个不同目标：

　　下图是 F-15E 在仅仅在一个挂架上就挂载了 4 颗 GBU-39，这架 F-15E 正在高速飞行：

　　下图是地勤正在给 F-15E 装 GBU-39：

　　下图是准备装在 F-15E 一个挂架上的四颗 GBU-39 的侧视图，图中可以看到两颗 GBU-39：

　　挂在 F-15E 一个挂架上的四颗 GBU-39 侧前方视图，可以见到折叠起来的钻石背联翼系统：

　　钻石背可折叠联翼是联翼的又一个应用方向。成都的 J-20 隐身战斗机非常需要类似 GBU-39/钻石背联翼系统的小型高效对地攻击武器，因为 J-20 为隐身而设计的弹舱容积有限。下图是成都 J-20 打开所有弹舱的照片：

本章小结

　　1、联翼系统的一个发展方向是可折叠的弹翼，这对于在诸如隐身战斗机弹舱等狭小空间携带大量武器至关重要；

　　2、成都翔龙的联翼布局为中国航空工业打开了联翼的窗口。从这个窗口出发，中国航空工业有很多的机会，比如本文所说的可折叠联翼。

好文。

shuiji1988 发表于 2014-7-24 10:56

边城 发表于 2014-7-24 09:57
作者：TopGun　　翔龙的联翼　　 成都的翔龙无人机，其联翼的布局引人注目。下图是最新的翔龙照片，请注意其机翼是后翼连接在前翼上：　　从下面的翔龙模型图上，可以看出前后翼连接的整体情况：　　联翼的最大优点是既保持了常规大展弦比机翼高巡航升阻比的优点，又克服了常规大展弦比机翼的结构缺陷。我用美国全球鹰来说 ...

acai 发表于 2014-7-24 16:02