大爆国之重器!最新迹象预示中国轰20横空出世

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文|战略网
在美国空军致力发展远程打击轰炸机并争取尽快启动全尺寸样机开发的同时,俄罗斯和中国也正在从事未来轰炸机计划。在俄罗斯方面,其PAK-DA未来远程空中系统将是其自1977年的图-160以来的第一款全新轰炸机,而中国未来的新系统则将是其第一款国产轰炸机。据美国《航空和空间技术周刊》网站18日以《中国和俄罗斯正在研究中的未来轰炸机》为题报道称,中国对于远程空中力量仍然兴趣不减,军方主要的大型军用飞机制造商西飞集团很可能是新型轰炸机的主承包商。与俄罗斯和美国的下一代轰炸机一样,轰-20可望采用亚音速的低可侦测性“飞翼式”构造。尽管俄罗斯的PAK-DA系统明显是一种旨在威胁美国的战略威慑系统,但中国的发展目标也大体如此——轰-20将是以携载巡航导弹为主的高生存能力远程隐形平台,且很可能是与歼-20超音速隐形战斗攻击机搭档使用的机型。

美国B-2轰炸机可能影响中国轰-20的设计美国B-2轰炸机可能影响中国轰-20的设计
作为世界政治军事大三角的一角,中国与美俄两国一样,是世界上拥有战略轰炸机的三个国家之一。 但大家都知道,中国的战略轰炸机基本也就是一种象征,轰-6K虽然看起来很新,但是与美俄两国比起来,不但有着代差,而且威慑能力也仅限于周边地区,更主要的是不能对北美地区构成任何威胁。因此,为了实现对等的核威慑,中国一直企图拥有一款真正的洲际战略轰炸机,最起码要达到图-160那样的能力,才能满足中国建立战略空军的需求。可是,意图从国外采购是不现实,没有哪个国家会把战略武器出售给潜在对手,而且有关国家条约也存在很多限制,所以,这种能力还要靠自己研发。但是中国的航空工业历来底子薄,在2010年前要想研发图-160和B-1B这样的轰炸机是不太可能的,因此在那之前所谓建立战略空军的呼吁也只是一句口号而已。

轰-6K看起来已经难以承担重任轰-6K看起来已经难以承担重任
可时过境迁,随着中国航空工业的迅速崛起,以及在研发诸如歼-20隐身战机、运-20大型战略运输机、C919大型支线客机、涡扇-10A发动机、涡扇-15和涡扇-18发动机等方面的技术积累,中国看起来已经积累了十分丰富的技术储备。于是,国内对于研发一款类似美国B-2A隐身战略轰炸机的呼吁就开始抬头了,当然这一切是建立在与美国几近相似的战略基础上的,中国必须使用这类轰炸机建立起一个完善的全球战略轰炸体系。
在各界专家看来,中国通过研发歼-20等机型,充分掌握了现代航空隐身的秘密;通过研发运-20和C919,基本掌握了设计制造大飞机的气动设计;通过设计制造涡扇-10A发动机、涡扇-15和涡扇-18发动机等具备了为新机型提供动力的能力。所以,从技术上来看,中国具备了设计研发一款采用飞翼式布局和高亚音速飞行的大型隐身轰炸机的基础。

被广泛认可的一种轰-20的方案看起来更像B-2被广泛认可的一种轰-20的方案看起来更像B-2
就在各界对中国研发新一代轰-20隐身战略轰炸机猜测纷纷之际在去年9月份的一次空军活动中,中国空军司令员在新闻节目中公开宣布,中国空军现在的远程打击能力比过去有很大的提高,将来还会有更大的提高。我们现在发展新一代的远程打击轰炸机,将来你会看到的。这几乎就是告诉大家,中国正在研发新型隐身战略轰炸机,也证实了此前国内外的猜测。虽然表面上要求轰-20必须是“核常兼备”型轰炸机,但是应该突出的是一个“核”字,因为这个“常”字中国有多种手段,包括大量的中近程巡航导弹和弹道导弹,而这个“核”字则是中国相对于美俄最大的短板。因此轰-20的终极使命,就是以此建立可靠的洲际战略威慑力量,利用其超级隐身能力和不低于12000公里的航程(实施一次空中加油后可达18000公里)以及可内挂大约12枚长剑-20巡航导弹的能力,形成覆盖北美的能力。

轰-20只要是飞翼式布局基本和B-2有一定相像轰-20只要是飞翼式布局基本和B-2有一定相像
从中国空军发展的规划目标来看,应该是有一个“-20机型系列”,这可能包括歼-20隐身战机、运-20大型战略运输机、直-20中型通用直升机、轰-20隐身战略轰炸机,唯有如此,中国建设一支战略型空中力量的目标才能完整。现在,前三种机型的发展目标已经完全实现,那么轰-20隐身战略轰炸机的研发计划到底是某种技术拖了后腿,还是研发过程中遭遇了重大技术障碍?但从以往的经验来看,当年空军副司令员宣布中国正在研发第四代隐身战机后,仅仅14个月后歼-20就首飞了。现在,距离中国空军司令员宣布正在研发国产战略轰炸机已过去了7个月,应该快到了轰-20曝光的时候了,但最迟不过年底。 当然,也许轰-20的消息披露不会走歼-20的路子,会选择在技术稳定后正式公开;当然也有可能在等待某一特定时刻,比如当年歼-20就是在时任美国防长访华时首飞的。当轰-20如愿在2020年后具备实战能力的时候,基本可以说,这个具备了开始奋起直追美国和俄罗斯的能力,但要想与两者比肩还为时尚早!
中国正在研制轰-20飞翼布局隐身战略轰炸机,这已经不是秘密。
虽然中国若干无人机、美军B-2轰炸机等早已使用这一飞翼布局,但轰-20轰炸机的研制难度依然令人乍舌。

这反映在以下各个方面:
一、纵向静稳定难以保证
静稳定,粗略的说是指飞机在飞行中会趋向于稳定,当发生偏移时的飞机会趋向于回到稳定的飞行状态。在现代作战飞机中,特别是战斗机(例如歼-20),常常借助于复杂的自动化飞行控制技术,令飞机处在静不稳定的状态,这样飞机的机动性会特别的出色,但需要计算机搭配先进气动控制手段,让飞机不至于彻底失控。有的战机根据飞行状态、重心变化等原因,可能在静稳定和静不稳定之间游走,给飞行控制带来极大挑战。

对于轰-20轰炸机,因为它考虑到隐身等要求,采用的是没有专门尾翼的飞翼布局,在保持静稳定方面有更大的困难 —— 这也是二战结束后若干美国飞翼轰炸机(例如XB-35)未能获得成功的主要原因,这种布局要保持飞行稳定实在太难了。
常规布局的飞机,利用尾翼的正负升力,即可有控制的飞机的稳定状态。现代战斗机常常使用的翼身融合设计,一般有着纵向静不稳定的特点,但平尾可以很好的解决这一问题。可是轰-20轰炸机的飞翼布局,并没有平尾,全机气动焦点比较靠前,只能依靠其他更为先进、也更为困难的手段来控制。
例如,对于实质上采用平直翼飞翼布局(后掠角太小)的飞机来说,需要在翼型下下功夫,包括了使用特殊弯度设计的翼型,或后卸载翼型来满足稳定控制要求。如果是后掠飞翼,则使用对称翼型或带有小正弯度的翼型,或略有后卸载的翼型。另一个重点是机翼的几何扭转、气动扭。通过这些方法,飞翼处于飞机重心后方的翼尖就有着尾翼的作用。
二,难以通过内部系统位置设计控制重心

不同后掠角的各种飞翼布局
飞翼布局的轰-20轰炸机,实质上只有相对短的机身,因此机翼、机身等各个部分的位置和比例,要比常规布局的飞机更为固定。在设计时,如果改变常规布局飞机里各种系统的位置,可以较好的控制飞机重心,但轰-20轰炸机的设计难以做到一点。基本上,轰-20轰炸机因为需要配备一个靠前的驾驶舱、中后部的弹舱,发动机只能靠在中部两侧,油箱也只能位于机翼内部和机身较小的空间内,在纵向上改变各自相对位置的宽余度很小。

美军下一代B-21轰炸机依然采用飞翼布局
特别是在后掠角小、等同于平直翼的飞翼布局飞机上,这一系列困难使得气动焦点本来就非常靠前。而要进入静稳定状态,意味着重心还要在焦点之前,那么几乎就没有办法在机身后部安排更多设备或者弹药、燃油,这显然困难很大。因此后掠飞翼布局要更为广泛的获得采用,因为焦点没有那么靠前,便于将沉重的弹药、发动机等等安排到后部,而且重心改变时移动距离小。虽然轰-20后掠角将有限,但必然需要考虑这一因素。
三,轰-20轰炸机需要满足多种用途的复杂机翼
由上所述,轰-20轰炸机的机翼不再是简单的提供升力,而是要负责提供纵向等等控制力,这让机翼设计进一步复杂化 —— 必须将两者综合考虑,才能设计出轰-20的机翼。前面提到,后掠飞翼布局对于轰-20轰炸机来说有着重大优点,但是它的重心位置不利于稳定与气动特性的综合结果,所以比起平直翼飞翼布局要更为难以实现。

美军下一代B-21轰炸机依然采用飞翼布局
轰-20作为一种有着大展弦比的飞翼布局轰炸机,纵向稳定在飞机迎角变化时更为敏感,机翼需要有迎角限制、纵向增稳的技术手段控制,这样才能保证飞行员控制有力。进一步分析,飞翼布局机翼、机身作为一个整体,气流流场的变化要比常规布局飞机变化更多,这又是一个新的挑战。

轰20的气动设计又创造一世界之最
轰-20因为没有垂尾,横向静稳定也不如常规布局的轰炸机。但是就后掠飞翼布局的轰炸机而言,横向静稳定性依然在可以接受的范围,基本处于横向静稳定状态。但在航向稳定性上要复杂得多,因为没有垂尾,轰-20必然在航向上处于静不稳定状态。而且,机翼是很难产生较大侧向控制力的,轰-20这一飞翼布局的航向静稳定控制,主要依赖机体的气动设计,需要令重心之前的机体部分尽量产生较小的航向侧向气动力,也就是说这一部分前缘要尖锐、重心要适当靠前、座舱等外露部分要阻力较小,这样会减小控制航向静稳定的困难。此外可以借鉴B-2轰炸机起落架舱门兼任稳定面的设计。
小节
不难得出结论,轰-20轰炸机的气动设计难度,达到了世界之最的程度。在最新气动设计、飞行控制技术迅猛发展的背景下,特别是中国自主气动、飞控技术能力近年在各种最先进战机项目(例如歼-20、运-20、隐身无人机)中取得的重大突破,克服上述困难、研制轰-20隐身战略轰炸机并非空话。但只有有担当、不忽悠的航空企业、航空人,才有可能实现这一伟大目标,为我军提供真正能用、能打赢的战机平台!
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