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成飞贵航屡屡推出创新无人机:设计先进,可使大飞机性能脱胎换骨

2016-11-25 那角落 >>金口吉言

图:贵航展出的模型

近日贵州航空工业集团展出了一款联翼布局的无人机模型,并进行了飞行表演。而就在几年前,成都飞机集团也层先后曝光了类似布局的大型无人机——那可是实机;很显然,联翼布局在中国正在成为一种被广泛接受、并且有能力将其实用化的新兴设计。

图:成飞的大型联翼无人机

面对这种现象,我们可以提出三个问题:首先,这种布局有什么好处?其次,为什么以前的无人机用联翼布局的少,比如全球鹰就没有采用?最后,将来会不会出现用联翼的大型有人飞机,比如客机、加油机、轰炸机?

第一个问题:联翼布局的原名叫做Joined Wing,在七十年代中后期,首先由美国Wolkovich提出概念并进行了相关的风洞试验和有限元结构分析,完成了该类布局设计概念的综述报告。这种设计的精髓在于把后掠翼和前掠翼连接起来,形成一个封闭的框架结构;在相同的机翼面积下,联翼只要轻得多的重量,就能获得机翼结构更不易在飞行中变形、而且阻力更低的效果。

图:联翼飞机可以是前后翼的翼尖相连,也可以后翼连接在前翼的中间位置;前后翼的高低位置,也可以根据具体设计情况变化

第二个问题:在2000年以前,即使是美国自己也很少有联翼布局的飞机投入实用化。一些至关重要的关键型号,比如全球鹰仍然采用了传统的常规布局设计;反而中国后来的高空长航时无人机在机身总体设计明显参照全球鹰的同时,把机翼换成了联翼设计。

图:美国的一种联翼机,气动控制面的复杂程度令人发指。联翼的高性能,是以设计的高复杂性、高风险性换取的

这方面的问题出在技术风险上,一方面联翼布局本身的气动设计较为复杂,前翼和后翼之间存在着复杂的干扰和相互作用;另一方面联翼布局本身的气动控制面设计,也和传统布局的襟翼、副翼相差极大。比如和传统布局相比,联翼布局飞机在某些情况下,更容易出现难以控制的机头剧烈上仰。

由于无人机对于飞行性能优势的追求,远不如战斗机那样极端,因此新兴布局技术在无人机上的成熟往往会比较慢一些。目前国内在大型无人机发展上,敢于运用新型布局、推动新技术发展成熟,是非常值得称赞的事情。

图:指不定哪天真出个联翼客机

第三个问题:单纯从技术上讲,联翼布局不仅适合大型飞机,而且飞机越大效益越高;实际上这项技术诞生之初,主要就是针对大飞机开发的。它在将来有可能应用在客机和运输机上,也不排除会因此而衍生出加油机甚至预警机的平台;但轰炸机就不行了——联翼布局不仅隐身性能上不佳,而且仅论气动效率也不及B2这样的飞翼布局,应该是没有什么发展前途的。

图:轰炸机还是得B2这样的

目前的客机、运输机主要都采用圆筒机身插机翼的构型,其总体气动效率并不是特别高;但是它能获得很理想的机身内部空间高度和足够多的观景舷窗,对于货物运输和民航意义重大。再加上设计制造体系的变动成本,直筒机身的大飞机在将来很长时间内依旧会是主流;而联翼布局这种对机身变动影响较小、性能挖掘潜力又大很多的新设计,将会是非常有价值的发展方向。


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