联参34|中国轰20什么样？为何飞翼布局呼声最高？

作为目前世界轰炸机的最高成就，美国B2轰炸机采用的飞翼布局曾经历了一个长达数十几年的进化过程。（资料图）

作者：张亦驰

前段时间，中航工业发布了题为《大国起飞》的宣传片，纪念航空工业大中型军民用飞机研制生产基地创建60周年。宣传片中首次披露了一款神秘飞机的外形。从轮廓来看，这是一种飞翼布局的飞机，由于该视频是介绍中国的大中型军民用飞机研制生产基地，这被广泛视为中国讨论已久的远程轰炸机。

应该说，采用飞翼布局是当今隐身轰炸机、无人攻击机的重要趋势，不仅仅是疑似中国远轰，最近美国洛克希德·马丁公司公布的“黄貂鱼”舰载无人加油机也使用了飞翼布局。这源自他一些无可比拟的优势。

优势之一：亚音速升阻比高

除去昂贵的造价与使用成本，仅就先进性而言，B2仍是目前世界轰炸机领域无可争辩的老大。（资料图）

这是人们早在上世纪40年代就开始探索飞翼布局飞机的主要动力。飞翼布局接近全升力体概念，几乎每一平米的面积都用来提供升力。它把传统飞机的垂尾、平尾机身都取消了，又由于采用了典型的翼身融合设计，大大降低了浸润面积（又称湿面积，该面积大，空气摩擦阻力就越大），飞机的摩擦阻力较小。该布局还减少了头部的迎风面积，也减少了机翼与机身的干扰，大幅度降低干扰阻力和诱导阻力，全机亚音速巡航阻力只有同条件下常规飞机的三分之一。从另一个角度看，升阻比和飞机的浸润展弦比有关。相同展弦比下，浸润面积小的飞机（摩擦阻力就小），巡航升阻比就高。而飞翼恰恰是浸润面积小的布局此外，较大的机翼面积使得单位面积翼载荷大大降低，同时整个飞机的重量分配更加合理。

升阻比高，意味着相同飞行重量下，巡航阻力更小，需要的发动机功率小，降低了对发动机推力的要求，而且相同技术水平下动力也更为省经济，飞机的航程就更远、航时更长。

这一点可以对比下B-2和B-52。B-52尽管是几十年前的设计，但实际上，它的升阻比不小，估计超过25。对于亚音速飞机来说，巡航时的主要阻力为诱导阻力，而减小诱导阻力就需要增大机翼展弦比，减小后掠角。目前一些长航时无人机几乎都采用了大展弦比平直机翼，就是出于这个考虑。从翼型上来说，使用带弯度的翼型，增大前缘半径，增大相对厚度，都有利于降低诱导阻力。而B-52恰恰将这些设计发挥到极限，使用了非常有利于巡航经济性的大展弦比机翼，是迄今为止轰炸机中机翼展弦比最大的，较好地解决了巡航速度和巡航经济性的矛盾。其最大航程在美国现役3种轰炸机中最远。不过，B-2以小得多的展弦比，获得了和B-52相当的升阻比，体现出了飞翼的优势。B-52H的航程远，因为燃料携带量多，而且其涡扇发动机的涵道比比较大，经济性较好。

优势之二：隐身性能好

飞翼布局先天的隐身优势，使B2比采用其他布局的轰炸机能获得更高效的隐身性能。（资料图）

通常而言，飞机最强烈的雷达反射源主要是一些腔体反射（例如进气道、尾喷管、座舱、雷达罩）、二面角（例如机翼与机身、机翼与挂架，垂尾与水平尾翼等连接处）以及机身、机翼前缘形成的曲面或镜面反射以及机翼、尾翼前后缘的边缘绕射。

由于飞翼布局翼面与机身融合度高，表面由光滑连续曲面构成，几乎不存在空腔、锐角、凸起等强烈的雷达反射源，外形设计上非常利于隐身。特别是取消了垂直尾翼，减少了飞机一大雷达反射源。加之在设计时，尽量遵循面、线平行的原则，尽量减少雷达散射截面积的波峰数量。如果采用先进的复合材料和吸波涂层、背负进气道再配合S形处理或者进气道格栅等技术可以进一步提高飞机的隐身能力。

还是以B-2A轰炸机为例，其平面轮廓由12条互相平行的直线组成，整个外翼段都为等弦长机翼，机翼前缘与机翼后缘和另一侧的翼尖平行。翼尖进行了切尖以平行于另侧机翼前缘。机身尾部后缘为W形锯齿状，边缘也与两侧机翼前缘平行。

优势之三，内部空间利用率相对较高

飞翼布局的内部优势使B2轰炸机在载弹量与在载弹灵活性方面相比传统轰炸机优势明显。（资料图）

由于采用了翼身融合的飞翼设计，没有尾翼，没有传统意义上的机身，从机体内部看，翼身融合部分空间都被充分利用。和其他布局相比，相同的几何尺寸下，飞翼布局装的装备、油料多，但这也是相对而言。

B-2A block30版通过旋转弹舱可以在内置弹舱挂载16枚Mk 84杰达姆炸弹（或者16枚JSOW、JASSM等导弹）。如果不使用旋转挂架，最多可以携带80枚500磅的Mk 82或者GBU-38  JDAM炸弹。而最新完成“1760内部武器舱”升级（IWBU）的B-52H，使用数字接口和旋转式发射架，内部武器舱也只是能携带20枚AGM-158B（JASSM-ER）巡航导弹，或者24枚500磅重的JDAM炸弹。要知道，B-52H的最大起飞重量超出B-2轰炸机70吨。当然，载油量上，B-2和B-52的差距就比较大了。而且B-2整体的载荷系数也不如B-52高，这主要是因为B-2考虑到隐身约束，机翼展弦比相对较小，不能外挂的缘故。

优势之四，发动机要求好满足

B2轰炸机采用的F118发动机性能并不算十分出众，但在结合了B2的飞翼不久后，整体性能十分优良。（资料图）

发动机一直是中国飞机的老大难问题，但是对于中国远轰来说，可能最容易解决的就是发动机了。对现有“太行”发动机进行简单改型即刻满足基本的需要。

由于飞翼布局具有较高的升阻比，对发动机推力要求不高。我们再来看看B-2和B-52。最大起飞重量220吨的B-52，用了8台17000磅级别推力的发动机。而最大起飞重量150吨级的B-2A，只是安装了4台最大推力19000磅（8.6吨左右，推重比5.94。该数据来源为美国空军官网，通用电气公司官网，美国空军协会数据为17300磅，或为不同批次数据）的F118-GE-100发动机。这种发动机实际上就是F110的无加力型，后者的最新型号，F110-GE-132的加力推力已经达到142千牛（约14.5吨）。F118和F110由都是在F101的基础上改进而来，使用了新的低压压气机。可以理解为B-2A使用了了4台去掉加力燃烧室的战斗机发动机。

中国如果发展飞翼布局的远程轰炸机，发动机装载受到布局限制，也不易使用大涵道比的设计，可以同样考虑这一发动机选用思路，而且使用现有“太行”发动机改型，就能解决问题。

根据公开资料显示，涡扇-10发动机的较新型号加力推力已经达到14吨级，在这种发动机基础上，取消加力燃烧室，其推力级别与F-118相当，可以满足B-2这个量级的远程轰炸机的动力需求。而且其改装研制的难度，要小于利用其核心机，研制大涵道比发动机的难度，可能是远轰目前最靠谱的装备之一了。从这一点来看，中国研制涡扇-10的决策解决了很大问题。当然，未来传说中的涡扇-15研制成功，在其基础上研制无加力版，则能进一步提高远轰的性能。

关键是控制问题

B2的飞翼布局结合优秀的飞控系统，使整架轰炸机的操控性能很优秀。（资料图）

其实，飞翼的优势早就被人们注意到了。1928 年，诺斯罗普设计了美国第一架飞翼布局飞机，从1928年到1955年间，诺斯罗普和他创建的公司陆续制造了一系列飞翼飞机，其中包括N-1M、N-9M、JB-1、JB-10、XP-56、XP-79、XB-35、YB-35  和YB-49等。但最后都无果而终。因为在当时的条件下，很难解决飞翼的控制问题，YB-49的试飞员就抱怨飞机很不稳定、难以控制，无法保持一条稳定的航线。

飞翼由于取消了垂尾（YB-49实际上还有小型的垂尾），航向稳定性较差，基本处于中立状态，航向上控制比较难。因此，飞翼首先要解决的是航向控制问题。当然有些飞翼布局飞机，例如火神轰炸机仍然使用了大型垂尾解决航向控制问题，但重不利于隐身的措施付出的代价较大。

对于隐身飞翼来说，最常见的方式当属开裂式阻力方向舵。它位于机翼外段后缘，通过位于机翼上下表面的两个阻力片同时开启，增加一侧飞机的阻力，进而让其向一侧产生偏航力矩。由于飞翼的航向稳定性处于中立状态，所以即便是使用开裂式阻力方向舵，仍然需要频繁的调整。但是这是靠人工几乎无法完成的。这也是传统飞翼一直得不到应用的主要原因。这就必须依靠计算机控制的电传操纵系统。这一点和放宽纵向净稳定性的三代机类似，很多三代机纵向稳定性很小，或处于中立状态，甚至是静不稳定的，那就必须依靠电传操纵系统。

但是，由于纵向和航向配平都依靠机翼后缘装置进行，这很容易导致多个方向发生耦合。这些舵面都布置在飞翼后缘，它们往往并不是单独工作，单独发挥作用的。有时候一个舵面要同时担负多个舵面的作用，比如，它可能既是升降舵又是副翼，既是方向舵，也要当减速板。有的舵面的一个动作，可能都会带来纵向、航向和横向三个方向的耦合。这就需要在控制系统中“解耦”，这就涉及到复杂的控制问题了。因此说，飞翼最关键的是解决控制问题，这既有硬件上的创新，更多的是要解决软件和控制理论上的难题。

从技术上看，研制飞翼布局的远程轰炸机，中国已经没有不可逾越的障碍，包括发动机。之前，中国曾试验成功“利剑”无人机，这就是一种相对较小的飞翼布局隐身飞机，中国能研制这种飞翼布局的飞机，恰恰说明研制方在控制理论、控制软件等方面取得了重大突破。尽管“利剑”的体量远远无法和远轰相比，但是有这个基础，中国研制大型飞翼轰炸机从理论上也不会有太大问题。