轰-20远程战略轰炸机 — 渐行渐近2018-10-15 17:58中国/导弹/空军
作者:92军迷 两年一度的航展又要开幕了，展会上会有轰-20的消息吗？虽然军迷翘首以待，以我国的惯例来看估计会令参观者失望。没有官方的正式消息，我们还是可以从相关的零星信息来窥探轰-20。以下是今年以来与轰-20相关的官方信息汇总。 1、五月份央视播出空军宣传片《大国起飞》，片尾有一幅CG图。有人说它是B-21，但笔者发现与B-21的图有五处不同（下图）： （1）如果把它与B-21的翼展对齐，可以看到机翼前缘折现的位置不同，B-21更靠外侧。 （2）B-21机背两侧的进气口更凸起，轰-20该处与机身更为融合。 （3）整机的高度是B-21更高，驾驶舱和飞机脊背高高隆起，显然轰-20的翼身相对厚度更薄。有人可能会说，B-21是B-2的缩小版，轰-20的翼展应该比B-21翼展大，所以前缘折线点和机高的不同都是不成立的。是不是呢？留待后面分析。 （4）B-21是实图，所以遮盖布的细节左右不对称，而轰-20是左右镜像。 （5）B-21前面是两根粗的管子、左右不对称，与轰-20遮盖布前面的画面完全不同。 所以，空军宣传片片尾出现的这幅图是电脑制作的。但它给我们三个讯息：（1）轰-20是飞翼布局；（2）轰-20是采用前缘双后掠角（不像B-2、巡航速度会更高）；（3）翼身厚度比B-2、B-21更薄，升阻比更高（后面会详细说明）。 2、东部战区空30团有个以《传承争当争锋》为主题的晚会（下图）。把会标放大，上方有个图案与轰-6有明显不同，战机的翼梢带有上翘的小翼，它有增程的作用。 空-30团是去年才恢复建制的，列装的是其他部队淘汰的二手老H-6M，就是说这支部队没那么快换装新装备。有趣的是一支老爷机部队的石碑上，却刻着“打造一流战略轰炸机部队”，是否有什么特别含义呢？ 3、西安飞机工业公司有篇报道（下图）提到：张骞文C919、TA600、HX、H6N、AJ21等5个型号的新机研制任务，复杂解决生产中的问题。另一篇关于钣金涂层的文章也提到HX，再次说明HX不是轰-6的改进型，而且已经在“制造中”。 4、央视专题片《永远的军魂》第三集，提及“新型远程战略轰炸机轰-20的研发取得重大进展，中国空军证实开启20时代”。虽然没说“重大进展”是到了哪一步，但是以空军司令员在央视公布我军已经开始研制新型远程轰炸机来看，2015年已经立项。 我军的重大装备研制早已步入正规，能够立项就代表与其相关的各项技术都已经攻克难关，立项后就进入实机的研制阶段，包括1：1关键零部件的生产，物理样机的装配，强度试验的机体组装。。。笔者认为现在就处于这个阶段。 5、上个月在西飞，航空工业集团科技委副主任唐长红院士和一飞院刘小锋院长陪同原总装科技委主任、副部长李安东，参观了某飞机“铁鸟”试验台和综合试验厂房。 “铁鸟”试验台简单地说就是，将研制中的飞机可动安定翼面，按1:1的比例制造之后，安装在试验台上进行飞控试验。也就是说“铁鸟台”是用来验证飞控系统的。装备部的领导来视察铁鸟台，说明轰-20的飞控系统和各个可动翼面是符合要求的，至少也是没有出现颠覆性的问题。接下来就是组装用于试飞的原型机。 6、在上半年西飞的一篇官媒文章《庄明祥：十年磨砺焊锋芒》中提到，2014年才开始主持“某型”的襟翼滑轨焊接技术的攻关研制工作，三年之后攻克。 显然它不是运-20的部件，因为运-20是2013年首飞的，不可能2014年才开展运-20的“襟翼滑轨焊接技术”； 三年之后的2017年才成功，说明“某型“也不可能是C919的，而且某机又是在西飞已经立项的“ 大飞机”，那么只能是轰-20。 7、2016年9月曾有个报道，中国攻克“背负式锯齿型并列双发大S弯进气道技术”（下图），说明： （1）“背负式”说明是飞翼布局； （2）“锯齿型”显然是一架隐形飞机； （3）“并列双发”说明该机是四台发动机，如果是两台，进气口就开在座舱后面了，这是不可能的； （4）“大S弯”显示这是一架大飞机，如果是小型无人机没有空间做大S弯，而且也不会是四台发动机。 8、7月底，西安飞机工业公司的官方媒体报道称：“某项目S弯排气管尾段样件顺利交付一飞院！”。 某项目进入立项阶段，钣金构件厂承担S弯排气管尾段的研制工作。由于结构复杂、体形硕大、内胆内腔的成型要求高，加之工装简易刚性不足，给钳装和焊接带来了非常大的挑战。一个多月的施工过程中，从早晨至次日凌晨， 最终在不断改进中实现了大型薄壁构件的高精度钳装与焊接，实现了激光焊接工艺技术在公司的首次工程化应用。” 这篇文章发表不久就被删除，一小时后在删减了“S型结构。。。。。”的文字后再次发出，显然是删除了敏感机密内容，而S型结构的排气道说的就是轰20的发动机排气道。下图是“大S弯进气道”和“S弯排气管“的示意图。 9、最近网上有一幅图片显示中国用激光增材技术，研制成功世界上面积最大的钛合金构件，它是16平方米的超大型飞机整体承力框。 这个构件的形状呈非等腰梯形、有两个圆形的洞，它应该是位于进气道与发动机前端连接处的承力框。WS-10A的直径是1.16m，美国F-22的F-119直径是1.143m、F-35的F-135直径是1.30m，WS-15估计是1.20m左右。 直径1.66米的洞，那么发动机的前端直径至少1.50米，说明是采用加大风扇直径和外涵道的改进型，目的是增加军推。如果是最大推力15.5吨的太行G，军推可达9600Kg，推重比0.24、比B-2高20%，采用保留加力功能、最大推重比达0.388，可以超音速突防。 10、近日人民网报道了华中科技大学机械学院教授张海鸥主导开发的新型技术-------“智能微铸锻”、在激光3D打印中加入了锻打技术。新闻配图是用这一技术制造的航空发动机过渡段。 目前用这一技术打印出的高性能金属锻件，已达到2.2米长约260公斤。现有设备已打印飞机用钛合金、海洋深潜器、核电用钢等8种金属材料，是世界上唯一可以打印出大型高可靠性能金属锻件的增材制造技术装备。 激光3D打印的原理，就是先喷一点金属粉末-----比如钛合金粉末，再用高功率的激光等手段，把这些粉末融化成一体；然后继续喷射粉末，重复之前过程。这种手段的优势是它能够加工出各种传统工艺做不了的形状的产品 但是这种急剧的骤冷骤热，会引发金属内部组织的位移、撕裂，形成大量的缺陷和应力，通俗的说就是一身的”内伤 ”。正是由于这些原理缺陷，使得激光3D打印件的实际强度不够高，而且特别不能耐受反复的疲劳变形；在实际应用中，长期无法取代高性能的锻件应用在关键部位上。 传统的锻件之所以强度等性能特别好，就是因为它会对结构材料施加巨大的压力（而且常常是在高温、材料软化的情况下）；像拍打揉面团一样，把金属内部的疏松组织、气泡、缝隙等缺陷全部消除掉。 此次华中科技大学率先成功突破3D打印和锻打的结合技术，能极大的克服3D打印在原理上带来的诸多缺陷。智能微铸锻技术可以同时进行打印、铸造、锻压三个步骤，打印完成了，铸锻也就同时完成了。 张海鸥教授介绍：“我们将原先需要8万吨力才能完成的动作，降低到八万分之一，也就是不到1吨的力即可完成，同时一台设备完成了过去诸多大型设备才能完成的工作，绿色又高效”。 毫无疑问，轰-20将会采用更多的激光增材技术制造的机体结构件，再复杂的金属承力构件也可以一次成型，既减轻机身重量、增加机内空间，又能减低成本。 11、飞翼布局是仅由一块单独翼面构成的气动布局形式，全机没有平尾、垂尾、鸭翼等安定面，也没有传统意义上的机身，在外形上体现出平滑过渡、高度融合的几何特征，可大大增强气动效率和隐身性能。 B-2正常起飞重量下的推重比仅0.205， 就可以达到0.8M.的巡航速度，比B1B、图-160低80%，说明飞翼比传统机翼布局的飞机具有高得多的升阻比。 通过研究发现：小展弦比的飞翼比B-2这种大展弦比的飞翼具有更高的升阻比。“ 升阻比“ 就是飞行时所需的升力与此时的飞行阻力之比。升阻比高就代表相同重量和速度下，所需的推力小，自然就耗油少，那么相同的飞机重量和载油量，升阻比高的飞机航程就更大。 下图是用于微波暗室试验的前缘双后掠式飞翼的模型。前缘双后掠式既有利于较高的巡航速度、又保持飞翼高升阻比的特性。翼尖带上翘的小翼能减少沿机翼展向流动的气流，起到增升的效果，有利于增大航程。 12、如果我们垂直拿着两张纸，对着两纸之间吹气，两纸反而靠近。这是因为纸张的两侧气流速度不一样，气流慢的一侧对纸张的压力较大，机翼就是利用这个原理产生升力。 如果机翼表面有涡旋的气流，因为涡旋的气流速度更快，相同的机翼能产生更大的升力。歼-20的菱形机头和鸭翼就能产生强大的涡流，在小边条的帮助下这股涡流能顺利流过主机翼的上表面，所以歼-20具有很高是升力系数。 飞翼布局的飞机同样会产生前缘涡流，如何才能在更大仰角下也能保持前缘涡流完整流过飞翼、而不提前破裂，是很有意义的研究。在跨声速条件下存在三个典型的气体流动状态： （1）在小迎角范围飞翼布局上翼面以附着流为主； （2）随着迎角的增大，在上翼面会形成一对稳定的前缘涡，使飞翼布局升力特性呈现非线性； （3）当迎角达到某临界值时，翼面上方的前缘涡涡核内的轴向速度会突然降低，以至形成驻点，其后的一个有限区域内是回流状态，即所谓的前缘涡破裂，前缘涡的破裂使飞翼布局升力线斜率降低。 有一篇研究不同翼身相对厚度的小展弦比飞翼布局流动特性差异的论文，下面几幅图是论文截图。 在M=0.9的状态下，对飞翼不同翼身相对厚度的气流特性研究表明：厚飞翼布局的升力线斜率在α=16°时出现突降，并伴随有抬头力矩的产生。而薄飞翼布局的升力系数和俯仰力矩系数在迎角12°至23°范围维持了较好的线性趋势，升力线斜率下降迎角较厚飞翼布局推迟约8°。 换句话说在机动性和抵抗不稳定气流方面，薄飞翼布局更有优势，在跨音速区域具有更高的安全操纵性。下图是M=0.9飞翼布局背风面旋涡流场结构和压力系数，翼身相对厚度对飞翼布局，前缘涡在翼面上形成的位置和涡强有较大的影响。 薄翼身布局产生的前缘涡更靠前，也就是说涡流流过机翼上表面的距离更长，产生增升的面积更大。同时，在仰角25°的前缘涡仍能流过几乎整个翼面，而厚翼身布局的在2/3机翼处，前缘涡就开始破裂。 说明翼身相对厚度较小时，前缘涡形成的位置更靠近前缘；同时涡核的强度也明显高于翼身相对厚度较大布局，且在前缘涡破裂之前，翼身相对厚度较小布局涡核强度沿弦向变化较为平缓。 下图是涡核处沿弦向的马赫数云图。图中的a、b点是前缘涡开始破裂、涡流从超音速降为亚音速的区域，代表涡流增升效果骤降的点。很明显看到：（1）仰角25°比仰角18°涡流破裂点更靠前；（2）翼身相对厚度较小布局的涡流破裂点更靠后。 在飞机进入跨声速时，前缘涡的破裂主要与激波的干扰有关。在相同迎角条件下，厚飞翼布局上翼面激波位置较薄飞翼布局更为靠前，涡破裂迎角发生较早，薄飞翼布局较厚飞翼布局升力线斜率下降迎角推迟约8°。为了推迟涡破裂迎角，提高跨声速升力线斜率下降迎角，应合理布置飞翼布局的翼身厚度。 综上所述，笔者大胆猜测轰-20的外形是类似下图： （1）采用小展弦比的飞翼，即轰-20的机身明显比B-2长，翼展比B-2小； （2）由于整个机体比B-2更长，可以选择比B-2的翼身相对厚度更小的布局，从侧面看显得比B-2更扁更长。 （3）机头、机翼内侧与外侧形成前缘的后掠角有三段折线； （4）机翼后缘呈双W形、翼梢带有上翘的小翼。 （5）进气道与发动机排气管呈S弯形。 （6）由于采用加大风扇和涵道比的WS-10G，加上更高升阻比的气动布局，轰-20的巡航速度达到0.9M.，比B-2更高，这也是美军对B-21的要求。如果发动机保留加力功能，就可以具备超音速飞行，不然就没必要研究跨音速飞行的气流动态特性。 下图是老轰六的机身弹仓内部图。俄罗斯的KH-101巡航导弹：弹身宽0.68米，弹体高0.53米，弹长7米5，远轰的弹仓宽与深都是1米9，可以装一个挂6枚导弹的滚筒。 有篇论文称：参照某型巡航导弹以及专用挂架的标准尺寸，做出了旋转发射架的三维模型。旋转发射架挂六枚导弹，安逆时针的顺序每转动60°为一个行程。 研究表明：以轰-6K的弹仓为原型，旋转发射架能够按设计要求平稳运转、正常工作投弹。说明为轰-20配套的旋转发射架也研究研制成功，正在试飞的轰-6N有可能就带有旋转弹仓，减小飞行阻力，加上可以空中加油，作战半径可以进一步提高。 下表是B-2与笔者推测的轰-20主要性能对比， 按照WS-10G和WS-15G分为A、B两个方案。 作
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发表于 30-9-2017 03:51 PM
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