五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】给猪装上翅膀(一)(完) -- 晨枫

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家园 【原创】给猪装上翅膀(三)

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高度保密的B-2“首映式”,百密一疏,让航空杂志Aviation Week & Space Technology的一个记者雇了一架小赛斯纳,闯入禁区,拍下了这张照片。本来神神叨叨的不让看这个角度,不让看那个角度,这下子,最重要的角度彻底“春光乍泄”。

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你要是空军的作战计划人员,看到这张照片会不会口水狂流?

诺思罗普公司在和洛克希德竟标F-117失败之后,转攻隐身要求更高的隐身轰炸机。B-2设计之初是按全向宽频带隐身、高空、远程设计的,要求可在开战之初穿越完好的苏联防空体系攻击核目标并安全返航;具有和U-2相仿的巡航高度,以超过几乎所有战斗机的实用升限,并且增加武器投放的距离;可不用空中加油就从美国本土出发攻击苏联境内的纵深目标。雷达吸波材料的有效频段有限,F-117那样的多面体隐身技术达不到全向隐身的要求。在诺思罗普公司为这个全向隐身焦头烂额的时候,诺思罗普的电磁学怪才Fred Oshira带一家人到迪斯尼乐园游玩。随身带着一团橡皮泥,坐在板凳上看孩子兴高采烈地转“转转茶杯”时,随手捏出一个上圆下平、像二战时期英国的锅盖式钢盔一样的形状,圆滑的上表面向周边展沿开来,一直到尖锐的周边。这样,入射的电磁能量的散射大量减少,而是变成表面波,沿弧面向周边“流散”。尽管最终遇到边缘还是要远路返回,但如此劳师远征,来回一跑,在流动的过程中一路按指数规律衰减,形成回波的时候也是强弩之末了。这个隐身原理比F-117的多面体要先进很多,既达成全向隐身,又减少对气动设计的影响。这决定了B-2的基本形状:上圆下平。B-2时代更为先进的计算能力使连续可变曲率的复杂大弧面成为可能,在隐身和气动性能之间达到完美兼顾。

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诺思罗普为研究全向隐身而研制的Tacit Blue研究机,被戏称为“鲸鱼”,像不像?别看样子奇奇怪怪的,这一条边可是作用大大的,把电磁波的能量像水银泻地一样地化为无形。

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B-2也遵循Tacit Blue上开发出来的设计原理,上圆下平。

隐身要求外观尺寸最小,高空飞行要求展弦比、翼展、翼面积最大,远程突防要求机内载油量最大。自然,如果所有的机身结构都用来产生升力和用来装载人员、燃油和有效载荷,就可以省却既不产生升力、又产生阻力的传统的筒形机身,这就是飞翼了。飞翼最大的问题是尾翼(或等效的控制面)和机身重心之间的距离减小,控制力矩减小,飞行控制难度大大增加。诺思罗普在40年代就开始研究飞翼,就是因为飞控过不了关而放弃,直到80年代线控增稳的出现,才成功地实现了实用的飞翼。飞翼和一般概念上的飞机的形象差别实在太大了,B-2通体乌黑,又喜欢在若暗不明的夜空出没,孤陋寡闻的人看到B-2在的黑暗的天空中悄无声息地滑过时,一定以为见到鬼了。飞翼的结构效率是显著的,B-2的翼展和波音707差不多,长度只比F-15稍长,但是载弹量和航程和B-52相当。

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比较B-2和KC-10加油机的尺寸差别

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孤陋寡闻又迷信的人,会不会觉得看到了鬼?

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早期B-2的方案模型,上为有双垂尾的方案,中为双垂尾向外移动并减小,配以翼尖控制喷嘴的方案,下为最终方案,喷口后为气动控制面。

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但注意和B-2的差别:在风洞研究中发现,气动控制面的控制力矩实在太小,结果把控制面后移,B-2的后半部形成了独特的双W形。

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B-2的另一个重要特征是无垂尾。B-2没有用矢量推力,但它的副翼其实是上下两片,可以分别向上下打开。需要时,将一侧的副翼上下同时打开(以避免不需要的横滚力矩),而另一侧保持关闭,就形成不对称的阻力,达成偏航控制。两边同时打开时,就作为减速板使用。一面打开上面的一半,另一面打开下面的一半,就达成横滚控制。据说在“战斗状态”时,为了最大限度地减小雷达特征,B-2改用两侧发动机的差动推力来控制偏航。无垂尾布局对于隐身的重要性不言而喻,已有多种未来隐身飞机的方案采用无尾飞翼的布局。

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没有垂尾的B-2确实正面和侧面的“投影面积”极小

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B-2着陆,注意打开的减速板

B-2也将发动机深深地埋入机体(机翼)内,从外界入射的雷达波不可能从任一方向直接照射到压气机的叶片。

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容易看到,B-2的发动机深埋于机体之内,进气口前缘作了锯齿处理,角度和机翼前后缘都是对齐的。座舱风挡前可以看到一排排的圆东西,这是测量空速用的压力传感器,用上下左右不同压力传感器的差压,测量空速和航向、姿态的变化。一般飞机都用一根尖尖的伸出来的探针一样的空速管,B-2为了隐身,在这么小的细节上也不放过。

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这肯定是哪个人吃多了撑着了,闲来无事、打发时光的作品,但对于深入重兵防守的敌后、攻击重要目标来说,B-2确实可以节约很多护航和电子战支援的飞机,使出击更及时,而不必等待调集支援飞机才能出动。从这个角度讲,一架B-2确实可以顶一队F-16。

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