飞翼——逐渐应用的气动布局

近年来，飞翼气动布局频频出现在UCAV无人作战飞行器上。如波音公司陆续发展的X-45A/B/C，以及X-45C的改进型“鬼怪鳐”（PhantomRay）无人验证机；诺斯罗普·格鲁门公司发展的X-47A/B；以法国为主研制的“神经元”；英国的“雷神”和俄罗斯的 “鳐鱼”无人机。

这些无人的对地攻击机，采用飞翼布局，目的都是为了能有效地降低雷达反射截面积和获得更长的巡航飞行时间。

美国诺格公司发展了X-47“天马”（Pegasus），X-47有A/B两个型号。X-47A为美国海军UCAV-N计划提供概念验证，采用菱形的飞翼气动布局。X-47B在与波音公司的X-46（X-45C的海军型）竞争海军航母项目中获胜，2007年8月，进入美国海军发展无人作战飞机系统验证机UCAS-D计划，这项计划旨在验证X-47B在航空母舰上自主飞行作战的适应性和确定相关关键技术。X-47B虽然仍采用飞翼气动布局，但较X-47A有较大改变，主要变化在将菱形的平面形状变成了菱形加等直后掠翼的平面形状，使菱形的两个雷达波反射边设计变成了三个雷达波反射边设计，鼓包狭缝进气道变成了锯齿保形进气道。即相对X-47A而言，为了改善外部和内部（进气道）气动力性能，X-47B在雷达隐身方面作了一定的让步。

美国波音公司在X-45项目暂时中止之后，又提出一个X-45C的改进型，即“鬼怪鳐”无人验证机。该项目用波音公司自己的资金进行研发，并开展演示飞行试验，以便将来在五角大楼的采办项目中能达到技术的成熟度，提高竞争力。

“鬼怪鳐”无人验证机，仍采用X-45C的飞翼气动布局，整体外形没有太大改变。机翼前缘大后掠角，前缘半径不大，机翼外段处可看出较明显的弯扭；机翼后缘成W型，升降副翼分成内外两块，升降副翼前的翼面上带有较大的扰流板；机体扁平，翼身融合在X-45C的基础上更为圆滑，后体基本保持X-45系列的形状。动力选用通用电气公司的F404-G-102D发动机，设计载重约2041千克，不进行空中加油的往返航程约1852千米。第一架“鬼怪鳐”无人验证机用波音747飞机搭载到试验基地，于2011年4月27日进行了首次飞行。

目前，国外报道的这些还是无人的验证机，但是却包含了下一代战斗机气动布局的发展思路——为获得更好的雷达隐身性能而采用飞翼气动布局。

飞机发明一百多年来，随着科学技术水平发展和用途多样化的要求，飞机气动布局变化多姿。特别是战斗机气动布局，在战争需求的推动下，技术领先，发展最快，形式众多。

那么什么叫气动布局？飞机在空气中飞行，依靠与空气相对运动产生的空气动力。因此，与空气发生相互作用的机体外形——称之为飞机气动外形，成为飞机飞行的关键。一架飞机的气动外形，由布局形式，主要部件特征参数，轮廓外形这三部分构成。飞机气动布局是指飞机外形构造和大部件的布置形式，包括机翼、机身、进气道等与空气动力直接相关的部件的位置和形状，它是飞机最显著的外部特征。

由于飞机气动布局属形式描述，而形式描述的不确定性，使得关于战斗机气动布局的划分，没有统一的标准，叫法各异，种类繁杂。

目前各种战斗机气动布局的称谓，大都依据飞机外形的特点，可以列出17种典型。

按机翼前后位置划分：

常规布局，鸭式布局。

按机翼前缘角划分：

（变）后掠翼布局，前掠翼布局按机翼形状划分：

梯形翼布局，三角翼布局，边条翼布局。

按有无垂尾划分：

有尾布局，飞翼布局。

按水平翼面数划分：

单翼面无尾布局，双翼面布局，三翼面布局。

按进气道形式划分：

头部进气，腹部进气，背部进气，两侧进气，肋下进气。

以上列举的战斗机气动布局称谓，都突出了飞机大部件的主要特征。归结起来，以翼面和进气道描述为多。如果抛开过于细节的描述，比如翼面形状，翼面前缘后（前）掠角，基本可以将战斗机气动布局按最主要的空气动力部件，即按翼面来划分，共分成5种：

（1）常规布局

（2）鸭式布局

（3）无尾布局

（4）三翼面布局

（5）飞翼布局

进气道形式作为二级描述，如鸭式布局两侧进气道，飞翼布局背部进气道等。

以上划分中不提边条翼布局，是考虑到边条依附于机翼，与机翼相比是小部件，而且有前体边条、后体边条之分。在上述的5种布局中，都可带有边条。因此，边条翼不宜算作一种特征气动布局形式。

前四种气动布局的战斗机已有很多，而飞翼布局的战斗机，严格地讲还没有出现，目前所见到的只是轰炸机或无人对地攻击机。

飞翼布局的特征是单翼面，且没有垂直尾翼。一般还采用翼身融合。

早在二战期间，德国和美国就开始研究飞翼布局的飞机。现代采用飞翼布局最成功的是美国B-2隐身轰炸机。

同其他气动布局一样，飞翼布局的优点在另一方面是缺点。显著优点是气动升力效率比其他布局高，这来自于两个方面，一是机身基本被融合了，而常规的机身升力很小；二是单翼面，没有了翼面间不利干扰产生的升力损失。目前最看重的优点，是飞翼布局没有垂直尾翼，又是单翼面和翼身融合，雷达反射截面积小，隐身性能好，没有垂直尾翼降低了阻力还在其次。飞翼布局的短处也是显而易见的，没有了垂直尾翼，航向稳定性下降，航向控制需借助其它方式来提供足够的偏航力矩，另外单翼面的纵向气动操纵效率较低。

随着飞行控制技术的进步，飞翼布局的短处逐渐得到补偿，从飞翼布局飞机的发展历程中，可以看到它的进步。

一是向无垂尾发展。

二是向减小展弦比发展。

大展弦比的飞翼布局飞机，其后掠前缘提供的航向静稳定恢复力矩较大，比较容易达到航向静稳定或中立稳定。小展弦比的飞翼布局则没有这种优势。飞翼布局应用到展弦比较小的飞机上，意味着机动性要求会提高，因此，大迎角下的航向稳定和控制问题又甚于大展弦比飞翼布局飞机。在目前，我们看到的飞翼验证机，都属对地的攻击机，其机动性还达不到战斗机的要求。战斗机若采用飞翼布局，展弦比应小于1。

现代空中作战，隐身至关重要。尽管飞翼布局的应用首先需要解决航向静稳定及航向增稳技术问题，应用到小展弦比战斗机上还有待时日，飞翼仍是最具发展前途的战斗机气动布局。