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【轰20|轰20的天才设计，变体尾翼并非民间想象，超音速飞行已申请专利】
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轰20可能不是这样的
对于轰20外形的创新点 ， 网上曾有一种设想 ， 采用变体尾翼 ， 即在轰20的尾部配备两片舵面 。 当舵面放平时 ， 可以充当主翼的一部分 ， 追求隐身最大化 。 当舵面旋转时 ， 可以充当水平尾翼 ， 追求升力的最大化 。 而当舵面竖起时 ， 则又可以充当V型尾翼 ， 追求飞机操控和航向稳定的最大化 ， 实在是天才设计 。
尾翼平放状态
尾翼竖起状态
尾翼旋转状态
对于这样的天才设计 ， 开始大家以为是网友的空想 ， 但是就在最近 ， 《空气动力学报》发表了一篇名为《一种变体尾翼的气动-隐身特性研究》的文章 ， 对这种变体尾翼进行了详细的阐述 ， 并且还申请了技术专利 ， 这足以说明它的官方背景 ， 轰20还真有可能采用类似的设计 。
《空气动力学报》的文章
官方的设计
在《空气动力学报》的文章中 ， 提到“以马赫数0.9、迎角0度为例 ， 尾翼打开45度后 ， 偏航力矩系数对侧滑角导数值从-0.0001增大至0.0004 ， 航向稳定性明显得到改善；马赫数0.9和2.0时 ， 尾翼上反打开45度后 ， 焦点分别后移1.0%和前移5.3%平均气动弦长” 。 注意 ， 这里提到“马赫数2.0” ， 也就是说这种飞翼飞行器可能真的具备超音速飞行能力 ， 而且还是较高的马赫数 ， 这与之前外界对轰20的猜测不谋而合 。
此前外界的猜测
在大家的印象中 ， 飞行器一旦采用飞翼布局 ， 似乎就和超音速说拜拜了 ， 无论是B2、B21 ， 还是X47B、RQ170都是如此 。 不过 ， 它们为了追求较好的升力 ， 采用的都是大展弦比飞翼布局 ， 如果改成小展弦设计 ， 辅以强劲的发动机 ， 还是可以实现超音速飞行 ， 甚至是超音速巡航的 。
小展弦比飞翼是可以超音速的
还有一种大展弦比设计
不过 ， 飞翼设计本来就存在航向稳定性缺失、航向操纵效能不足等先天缺点 ， 进入超音速飞行之后 ， 这些缺点将会进一步放大 。 为解决这些问题 ， 航空工程师们也想过了很多办法 ， 比如推力矢量发动机和新流动控制技术 ， 以及开裂式方向舵、嵌入面等阻力式舵面 。 但发动机推力矢量会降低推力 ， 导致动力不足 ， 而开裂式方向舵和嵌入面存在展向安装要求、需预偏角度等问题 ， 也不容易实现 ， 反而是看起来更科幻的变体尾翼 ， 具有一定的工程基础 。
变体尾翼设计很天才
不过如果轰20采用变体尾翼 ， 当尾翼上反时 ， 会不会大幅增加飞机的雷达反射截面 ， 适得其反呢？实际上 ， 的确存在这个问题 ， 通过微波暗室试验证明 ， 尾翼上反45度后 ， 在X~Ku波段隐身能力减弱 ， HH极化周向角65度附近峰值范围变宽约4度~6度 ， 且尾翼打开后VV极化时 ， 在整个周向角范围内 ， RCS峰值除了90度附近外 ， 多出了30度、65度和150度方向 ， 比水平尾翼时RCS高出约5 dBsm ， 可见尾翼打开会显著降低了全机RCS特性 。
当时测试出来的隐身性能的波动数据
但是 ， 轰20在大部分飞行阶段 ， 变体尾翼是放平的 ， 以保持最低的RCS反射值 ， 此时它的隐身性能和B2、B21没有太大的区别 。 真正需要变体尾翼竖起的时候 ， 是在起降阶段 ， 此时无需考虑敌方的雷达探测 。 而在超音速飞行阶段 ， 由于气动的加热 ， 此时飞机的红外特征将明显高于雷达特征 ， 竖起变体尾翼 ， 会增加雷达反射面积 ， 但不会致命 。 真正要做的 ， 是考虑如何降低飞机的红外反射特征 。分页标题#e#
变体尾翼是这样变的
当然 ， 此前网友设想的变体尾翼的第三种状态 ， 即旋转状态 ， 充当水平尾翼 ， 似乎有点“画蛇添足” 。 一方面 ， 目前的地球科技 ， 还没有合适的材料能够制造出如此强度的转动轴 ， 另一方面 ， 水平尾翼在飞翼上的实现 ， 相对简单 ， B2和B21都有常规的襟翼 ， 能够控制飞机的仰俯 ， 轰20照此设计就可以了 。
正在微波暗室测试的变体尾翼飞行器
值得一提的是 ， 根据《空气动力学报》的文字介绍 ， 有关变体尾翼的这篇文章 ， 早在2018年9月28日就已经收稿了 ， 可以判断提出这种设计的时间更早 ， 似乎与轰20的研制进度不谋而合 。 也许等到轰20真正掀开幕布的时候 ， 我们会看到理论变成显示那一刻的智慧闪光 ， 我们非常期待 。
变体尾翼轰20想象图
（本文所有资料和图片均来自公开刊物和网络）
来源：(空天一体)
【】网址：/a/2021/0122/kd630193.html
标题：轰20|轰20的天才设计，变体尾翼并非民间想象，超音速飞行已申请专利
