飞翼三部曲之一：为什么世界航空强国都在玩飞翼？

作者：张亦驰

盘点一下最近几年出现的先进隐身无人攻击机、侦察机甚至是加油机，很多都使用了飞翼布局。美国的B-2以及最新的B-21载人轰炸机，也无一例外的采用了飞翼布局方式。为什么那么多国家，都把关注点放在了飞翼布局的飞机上？这源于飞翼布局的几个先天优势。

 美国的舰载无人加油机选型，就包括了飞翼方案。

第一个优势是亚音速升阻比高。这是人们早在上世纪40年代就开始探索飞翼布局飞机的主要动力。飞翼布局接近全升力体概念，几乎每一平米的面积都用来提供升力。它把传统飞机的垂尾、平尾机身都取消了，又由于采用了典型的翼身融合设计，大大降低了浸润面积（又称湿面积，该面积大，空气摩擦阻力就越大，而摩擦阻力是亚音速飞行时的主要阻力来源），飞机的摩擦阻力较小。该布局还减少了头部的迎风面积，也减少了机翼与机身的干扰，大幅度降低干扰阻力和诱导阻力，全机亚音速巡航阻力只有同条件下常规飞机的三分之一。从另一个角度看，升阻比和飞机的浸润展弦比（也就是浸润面积比和展弦比的比值，浸润面积比是全机浸润面积与机翼面积的比值，展弦比为翼展和弦长的比值。浸润面积比越大，升阻比月底，展弦比越大，升阻比则越高）有关。相同展弦比下，浸润面积小的飞机，巡航升阻比就高。而飞翼布局恰恰浸润面积小。此外，较大的机翼面积使得单位面积翼载荷大大降低，同时整个飞机的重量分配更加合理。

尽管火神轰炸机的展弦比只有3.0，而B-47的展弦比高达9.4，但是由于火神可以认为采用了变形的飞翼布局，其浸润展弦比较低，两者升阻比相当。

升阻比高，意味着相同飞行重量下，巡航阻力更小，需要的发动机功率小，降低了对发动机推力的要求。以B-2和B-52为例，最大起飞重量 220吨的B-52，用了8台17000磅级别推力的发动机。而最大起飞重量150吨级的B-2A，只是安装了4台最 大推力19000磅（8.6吨左右，推重比5.94）的F118- GE-100发动机。这种发动机实际上就是F110的无加 力型，后者的最新型号，F110-GE-132的加力推力已 经达到142千牛（约14.5吨）。F118和F110由都是在 F101的基础上改进而来，使用了新的低压压气机。可 以理解为B-2A使用了了4台去掉加力燃烧室的战斗机发动机。

飞翼对发动机推力要求不高。B-2使用的F118就是在战斗机发动机的基础上去掉加力燃烧室改进而来，除了供B-2使用外，还有一种降低推力的型号供U-2使用。

上述优势使得飞翼布局的飞机，在其他参数相当的情况下，比传统飞机升阻比更大，动力也更节省能耗，飞机的航程就更远、航时更长。

欧洲雷神无人机。

这一点还可以对比下B-2和B-52。B-52尽管是几十年前的设计，但实际上，它的升阻比不小，估计超过25。对于亚音速飞机来说，巡航时的主要阻力为诱导阻力，而减小诱导阻力就需要增大机翼展弦比，减小后掠角。目前一些长航时无人机几乎都采用了大展弦比平直机翼，就是出于这个考虑。从翼型上来说，使用带弯度的翼型，增大前缘半径，增大相对厚度，都有利于降低诱导阻力。而B-52恰恰将这些设计发挥到极限，使用了非常有利于巡航经济性的大展弦比机翼，是迄今为止轰炸机中机翼展弦比最大的，较好地解决了巡航速度和巡航经济性的矛盾。其最大航程在美国现役3种轰炸机中最远。不过，B-2以小得多的展弦比，获得了和B-52相当的升阻比，体现出了飞翼的优势。B-52H的航程远，因为燃料携带量多，而且其涡扇发动机的涵道比较大，经济性较好。

法国神经元无人机。

第二大优势是隐身性能好。通常而言，飞机最强烈的雷达反射源主要是一些腔体反射（例如进气道、尾喷管、座舱、雷达罩）、二面角（例如机翼与机身、机翼与挂架，垂尾与水平尾翼等连接处）以及机身、机翼前缘形成的曲面或镜面反射以及机翼、尾翼前后缘的边缘绕射。

飞翼布局飞机隐身性能好。

由于飞翼布局翼面与机身融合度高，表面由光滑连续曲面构成，几乎不存在空腔、锐角、凸起等强烈的雷达反射源，外形设计上非常利于隐身。特别是取消了垂直尾翼，减少了飞机一大雷达反射源。加之在设计时，尽量遵循面、线平行的原则，尽量减少雷达散射截面积的波峰数量。如果采用先进的复合材料和吸波涂层、背负进气道再配合S形处理或者进气道格栅等技术，可以进一步提高飞机的隐身能力。

RQ-170使用了飞翼布局。

还是以B-2A轰炸机为例，其平面轮廓由12条互相平行的直线组成，整个外翼段都为等弦长机翼，机翼前缘与机翼后缘和另一侧的翼尖平行。翼尖进行了切尖处理以平行于另侧机翼前缘。机身尾部后缘为W形锯齿状，边缘也与两侧机翼前缘平行。

第三个优势是内部空间利用率相对较高。由于采用了翼身融合的飞翼设计，没有尾翼，没有传统意义上的机身，从机体内部看，翼身融合部分空间都被充分利用。和其他布局相比，相同的几何尺寸下，飞翼布局装的装备、油料多，但这也是相对而言。

B-2轰炸机是美国三种战略轰炸机中起飞重量最小的，但是装载炸弹数量不少。

B-2A block30版通过旋转挂架可以在内置弹舱挂载16枚Mk 84“杰达姆”炸弹（或者16枚JSOW、JASSM 等导弹）。如果不使用旋转挂架，最多可以携带80枚500磅的Mk 82或者GBU-38 JDAM炸弹。而最新完成“1760内部武器舱”升级（IWBU）的B-52H，使用数字接口和旋转式发射架，内部武器舱也只是能携带20枚AGM-158B（JASSM-ER）巡航导弹，或者24枚500磅重的JDAM炸弹。要知道，B-52H的最大起飞重量超出B-2轰炸机70吨。当然，载油量上，B-2和B-52的差距就比较大了。而且B-2整体的载荷系数也不如B-52高，这主要是因为B-2考虑到隐身约束，机翼展弦比相对较小，不能外挂的缘故。