全面超越美B2轟炸機，中國轟20突破三大世界性技術難題

作者：張凱寧

正在研製轟-20飛翼布局隱身戰略轟炸機，這已經不是秘密。殲20的成功，說明在隱身飛機製造方面，材料問題和核心技術已經走到了世界前列，並且一直困擾的發動機問題隨著渦扇發動機的成功，都為下一步研發轟20的提供了條件，然而，儘管如此，轟20飛翼布局隱身戰略轟炸機的研製難度依然令人咋舌,這反映在以下各個方面：

一、縱向靜穩定難以保證

所謂靜穩定度是指氣動中心到飛機重心的距離，氣動中心在重心之後靜穩定度為正，飛機是靜穩定的;氣動中心在重心之前靜穩定度為負，飛機是靜不穩定的。那麼靜穩定究竟對飛機作戰性能而言，究竟有什麼意義呢？

在亞音速飛行狀態，由於飛機的靜穩定特性，飛機有保持原有飛行狀態的趨勢，使飛機的操縱也不靈活。而放寬靜穩定度的飛機，氣動中心可以很靠近重心也可以重合，甚至在重心的前面，飛機的穩定度變得很小甚至不穩定，飛行中主要靠主動控制系統(即自動增穩系統)主動控制相應舵面，保證飛機的穩定性。

在超音速狀態，無論普通構形的飛機還是放寬靜穩定性的飛機，都具有作用在重心之後的翼身組合體升力矢量。因為放寬靜穩定度的飛機的重心比普通飛機的重心更靠前，這樣為配平由於翼身組合體升力升起的負俯仰力矩所需要的尾翼向下載荷比普通飛機要小，因而就可以大大減少尾翼足寸和重量，使其在超音速狀態也具有較高的升力。

由此我們可以看出，採用放寬靜穩定性的手段，可以大幅提高飛機的性能。在現代作戰飛機中，特別是戰鬥機(例如殲-20)，常常藉助於複雜的自動化飛行控制技術，令飛機處在靜不穩定的狀態，這樣飛機的機動性會特別的出色，但需要計算機搭配先進氣動控制手段，讓飛機不至於徹底失控。有的戰機根據飛行狀態、重心變化等原因，可能在靜穩定和靜不穩定之間遊走，給飛行控制帶來極大挑戰。對於轟-20轟炸機，因為它考慮到隱身等要求，採用的是沒有專門尾翼的飛翼布局，在保持靜穩定方面有更大的困難 —— 這也是二戰結束后若干美國飛翼轟炸機(例如XB-35)未能獲得成功的主要原因，這種布局要保持飛行穩定實在太難了。

二，難以通過內部系統位置設計控制重心

正在研製轟-20飛翼布局隱身戰略轟炸機，這已經不是秘密。何為飛翼布局？「飛翼」是有別於常規氣動布局的一種飛行器氣動布局方式。飛翼又稱全翼機。是一種沒有尾翼並且機身的主要部分隱藏在厚厚的機翼內的航空器。對任何飛機來說只有機翼是必需的，所以從理論上講去除所有其他多餘的部件在設計上是可行的。有的飛翼機身還是保留的，但是肯定是沒有尾翼。德國的「沃爾多•沃特曼」兄弟被認為設計製造了世界最早的飛翼。但凡見過大名鼎鼎的B-2型轟炸機的朋友肯定會對其獨特的外形印象深刻，其採用的便是飛翼布局。這種布局簡單說就是只有飛機翅膀的布局，看上去只有機翼，沒有機身，機身和機翼融為一體。無疑這種布局是空氣動力效率最高的布局，因為所有機身結構都是機翼，都是用於產生升力，而且最大程度的降低了阻力。空氣阻力最小所以雷達波反射自然也是最小，所以飛翼布局也是隱身性能最好的氣動布局。

而我們的轟-20轟炸機，實質上只有相對短的機身，因此機翼、機身等各個部分的位置和比例，要比常規布局的飛機更為固定。在設計時，如果改變常規布局飛機里各種系統的位置，可以較好的控制飛機重心，但轟-20轟炸機的設計難以做到一點。基本上，轟-20轟炸機因為需要配備一個靠前的駕駛艙、中後部的彈艙，發動機只能靠在中部兩側，油箱也只能位於機翼內部和機身較小的空間內，在縱向上改變各自相對位置的寬餘度很小。特別是在後掠角小、等同於平直翼的飛翼布局飛機上，這一系列困難使得氣動焦點本來就非常靠前。而要進入靜穩定狀態，意味著重心還要在焦點之前，那麼幾乎就沒有辦法在機身後部安排更多設備或者彈藥、燃油，這顯然困難很大。

三，轟-20轟炸機需要滿足多種用途的複雜機翼

由上所述，轟-20轟炸機的機翼不再是簡單的提供升力，而是要負責提供縱向等等控制力，這讓機翼設計進一步複雜化 —— 必須將兩者綜合考慮，才能設計出轟-20的機翼。

前面提到，后掠飛翼布局對於轟-20轟炸機來說有著重大優點，但是它的重心位置不利於穩定與氣動特性的綜合結果，所以比起平直翼飛翼布局要更為難以實現。

轟-20作為一種有著大展弦比的飛翼布局轟炸機，縱向穩定在飛機迎角變化時更為敏感，機翼需要有迎角限制、縱向增穩的技術手段控制，這樣才能保證飛行員控制有力。進一步分析，飛翼布局機翼、機身作為一個整體，氣流流場的變化要比常規布局飛機變化更多，這又是一個新的挑戰。

轟-20因為沒有垂尾，橫向靜穩定也不如常規布局的轟炸機。但是就后掠飛翼布局的轟炸機而言，橫向靜穩定性依然在可以接受的範圍，基本處於橫向靜穩定狀態。但在航向穩定性上要複雜得多，因為沒有垂尾，轟-20必然在航向上處於靜不穩定狀態。

而且，機翼是很難產生較大側向控制力的，轟-20這一飛翼布局的航向靜穩定控制，主要依賴機體的氣動設計，需要令重心之前的機體部分盡量產生較小的航向側向氣動力，也就是說這一部分前緣要尖銳、重心要適當靠前、座艙等外露部分要阻力較小，這樣會減小控制航向靜穩定的困難。

不難得出結論，轟-20轟炸機的氣動設計難度，達到了世界之最的程度。在最新氣動設計、飛行控制技術迅猛發展的背景下，特別是自主氣動、飛控技術能力近年在各種最先進戰機項目(例如殲-20、運-20、隱身無人機)中取得的重大突破，克服上述困難、研製轟-20隱身戰略轟炸機並非空話。但只有有擔當、不忽悠的航空企業、航空人，才有可能實現這一偉大目標，為我軍提供真正能用、能打贏的戰機平台!