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1 飞翼布局发展历史 飞翼是有别于常规气动布局的一种飞行器气动布局方式，机身和机翼融为一体，取消了尾翼，使得整个外形都是升力面。飞翼布局飞机的外形可按照气动最优条件设计，空气动力效率高，升阻比大。由于飞翼布局所具有的优越的气动、装载、隐身等能力，成为无人作战飞机等的理想布局。 飞翼气动布局很早就被提出来，但由于其本身的特点和当时空气动力学方面的认识局限，使得其发展道路并不顺利。按其发展历史来看，大概可以分为两个阶段。 （1）早期阶段 飞翼布局飞机虽然看起来外形怪异，设计超前，但是这种简洁流畅的构型一直吸引着设计者们的想象，早在20世纪初，也就是第一架真正实用的飞机诞生不久，航空先驱们便开始了制造飞翼的尝试。 目前，世界上公认的第一架无机身、无尾翼的全飞翼飞机是由德国的豪顿兄弟研制的HO系列飞翼机。上世纪30年代，首架HOI飞翼机面世，后一年豪顿兄弟研制HOII型飞翼滑翔机，而HOIII型，一种更新型的飞翼机也进行了试飞，由此初步奠定了飞翼机向实用化转化的基础。  HOII型飞翼滑翔机 二战前后，德国豪顿兄弟研制的两型飞翼机是HO VIII型和HO IX型。前者主要用于客运，后者则为世界上首架飞翼式喷气战斗机，又称为Go-229战斗轰炸机。 与德国飞翼机齐名的是美国人约翰诺斯罗普研究设计的N系列飞翼机。他研制出与美国现役B-2隐身轰炸机外形大致相同的一种飞翼机。N-1M、N-9M是N系列飞翼机中十分成功的两种。 1941年，诺斯罗普的飞翼技术得到了实际应用，美国陆军要求应用他的飞翼技术制造2架XB-35轰炸机。经过一番努力，这种非同寻常的轰炸机终于问世。自二战末期起，飞翼机换装喷气式发动机已势属必然。从1945之后，美国先后完成了装有喷气式发动机的XB-49飞翼机的研制。  N-1M飞翼机  XB-35轰炸机 （2）发展阶段 飞翼机的再次崛起是60年代以后，在早期的研究中，由于空气动力学和飞机设计理论发展的滞后与不成熟，飞翼布局的外形暴露出了其先天不足的特性：飞机的操纵性与稳定性与常规布局的飞机相差很大，飞翼布局飞机的稳定性不足，操纵难度大，飞行控制系统的设计过不了关而导致不得不放弃该类布局型式。 直到六、七十年代，随着电子技术的飞速发展，计算机控制技术得到了广泛的应用，放宽静稳定度等技术的出现，使飞翼布局的飞行控制系统有了实现的可能，这为飞翼布局飞机重新发展扫清了障碍。 这一时期，著名的B-2飞翼布局隐身轰炸机在美国进行首次试飞，标志着新一代飞翼机真正登场亮相，它采用极佳的翼身融合、无尾翼的飞翼构型。  B-2隐身轰炸机 除了B-2，美国还大力发展了X系列飞翼式无人作战飞机和侦察机，如X-45A、X-47B、RQ-170等。其中X-47B为海军舰载型无人作战飞机，具有蝙蝠型双翼，隐形特性好。RQ-170哨兵是由洛·马公司研制的一种主要用于对特定目标进行侦查和监视的隐形无人机，采用了大展弦比无尾飞翼式飞机的设计理念。 另外还有欧洲的“神经元”、英国的“水星”等，这些型号使飞翼机得到了广泛而深入的研究，进一步促进了飞翼布局的发展。  X-47B无人作战飞机  RQ-170哨兵 2 飞翼布局优缺点 从飞翼布局的发展历史可以看出，飞翼机得到了广泛的研究，之所以这样，是由于飞翼布局先天具有的诸多优点。 1）外形干净，空气动力效率高，气动载荷的分布可达到最佳。 飞翼布局机翼与机身的融合大大减小了传统布局翼身间的干扰阻力，从而减小了飞机的总阻力，同时整个飞翼布局成为一个巨大的升力面，在飞机设计过程中，机体的气动外形可完全以气动载荷的最优分布为设计点进行设计。 2）结构重量轻，刚性好，显著减少飞机重量。 飞翼气动布局型式，飞机的机体结构可以得到简化，结构重量比相同量级的常规飞机更轻。此外，由于取消尾部，全机重量更合理地转移到沿机翼翼展分布，从而减少机翼的弯曲和扭转载荷，使结构重量进一步减少。 3）具有先天的低RCS （Radar Cross Section）特性，有效的提高了战场生存能力。 隐身特性是采用飞翼气动布局的一个动力，飞翼布局是一种无尾翼布局，翼身融为一体，因此整个外形的全向雷达反射截面有很大程度的降低，飞行器的隐身效果较常规飞机提高很大。 飞翼布局飞行器和常规布局飞行器相比存在以下缺点： 1）由于自身形状的特点，导致其稳定性较差。 由于飞翼布局是一种无尾翼的型式，其纵向和航向都将是不稳定的或是稳定性不足的。这就要求利用飞翼上各种操纵面和推力矢量等共同来产生所需要的各种力和力矩，因而相应地大大增加了飞控系统中操纵律的设计难度。 但是也有设计成功的范例，如B-2飞机，飞翼后缘成双W形状，操纵面布置在后缘，每个操纵面综合了副翼、升降舵、方向舵和襟翼的功能，可以很好的完成各种飞行控制的要求。因此借鉴B-2飞机操纵面的设计思想，飞翼的稳定控制是可以实现的。 2）飞翼布局操纵舵面具有显著的三轴操纵耦合特性。 飞翼布局在外翼后缘布置的阻力方向舵在偏转过程中，除产生偏航力矩外，还会产生附加的俯仰和滚转力矩，引起耦合的俯仰和滚转运动。升降副翼主要用于滚转操纵，但在作动之后也会产生附加俯仰力矩。因此，飞翼布局操纵舵面具有显著的三轴操纵耦合特性。 3）客机型飞翼机的应急逃生系统设计较传统布局困难。 飞翼布局的客机，乘客集中在广场式的机身中部，侧向距离机体边缘较远，应急逃生出口的设置将较以往的客机有很大不同。 4）大型飞翼机，其阻力对于速度比较敏感，巡航马赫数提高困难。 对于飞翼布局的飞机其装载区完全要容纳在机翼内，因此装载区的翼型厚度相对较大，带来的弊端就是使飞翼的阻力对速度的提高很敏感。一旦超过其临界马赫数后，全机的激波阻力增加很快，升阻特性也因此下降很多。 尽管飞翼布局在操纵与稳定性方面存在很多缺点，但是这些缺点在现今飞行控制技术水平下已经能够得到较好的解决，而飞翼布局的诸多优点已经无法通过常规布局飞行器的改进实现；在常规布局飞行器的性能已被充分挖掘的现状下采用飞翼布局的发展趋势已经不可阻挡。 支持轻航之家，点赞+分享+转发 加轻航之家管理员微信 （qinghangwang） （旋翼机、固定翼、直升机相关图纸、资料） 文章源 | 网络 |
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