軍工科普丨無尾飛翼機(jī)如何拐彎

無尾飛翼機(jī)如何拐彎

■黃辛舟 管鵬赫

美國X-47B無人機(jī)。資料圖片

前段時間，土耳其自主研發(fā)的安卡-3MIUS無人機(jī)進(jìn)行首次試飛，飛行時間為70分鐘，并達(dá)到2438米的飛行高度和277.8千米/小時的飛行速度。該款無人機(jī)采用無尾飛翼機(jī)身布局，設(shè)計了襟副翼和機(jī)翼外側(cè)開裂式減速板。

飛翼機(jī)，是一種特殊布局的飛機(jī)，其特點(diǎn)在于機(jī)身的主要部分被整合在機(jī)翼內(nèi)部，使得整個飛機(jī)看起來像是一個巨大的翼面。這種設(shè)計通過巧妙的空氣動力學(xué)布局，提高空氣動力效率，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜飛行動作。此外，飛翼機(jī)機(jī)翼末端裝有減速板，可以在飛行過程中起到獨(dú)特作用。

當(dāng)飛機(jī)向前飛行時，如果打開一側(cè)減速板，該側(cè)減速板會受到一個向后的力，形成相反方向偏轉(zhuǎn)的力矩。例如，當(dāng)左側(cè)減速板打開時，飛機(jī)左側(cè)會受到向右后方的力，形成向左偏轉(zhuǎn)的力矩，飛機(jī)向左偏轉(zhuǎn)；反之，當(dāng)右側(cè)減速板打開時，飛機(jī)則會向右偏轉(zhuǎn)。當(dāng)兩側(cè)減速板同時打開時，左右偏轉(zhuǎn)力矩抵消，飛機(jī)不會偏轉(zhuǎn)，但向后阻力疊加，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)減速。

此外，一些飛翼機(jī)采用開裂式阻力方向舵（SDR）進(jìn)行航向控制。例如，B-2轟炸機(jī)的機(jī)身后側(cè)有一對開裂式翼面，需要改變航向時，根據(jù)飛行控制指令，通過機(jī)械傳動或者其他方式使單側(cè)SDR展開，另一側(cè)SDR閉合，左右翼附近產(chǎn)生非對稱阻力使飛機(jī)偏轉(zhuǎn)。當(dāng)兩側(cè)SDR同時展開時，可以用作減速板。

還有一種方法是利用差動壓力控制航向。例如，無尾設(shè)計的X-47B無人機(jī)即是如此，它的尾噴管中間有一個可動隔板，可以調(diào)整噴流方向，同時利用射流效應(yīng)產(chǎn)生側(cè)向力對航向進(jìn)行控制。

值得一提的是，飛翼機(jī)的偏航方向是不穩(wěn)定的。這意味著一旦飛機(jī)在飛行過程中偏航，它無法自動在風(fēng)力作用下回到中心位置。因此，飛翼機(jī)需要飛控系統(tǒng)不斷監(jiān)控飛機(jī)是否偏航，并實(shí)時調(diào)整飛行方向。當(dāng)飛機(jī)向左偏轉(zhuǎn)時，飛控系統(tǒng)會自動把飛機(jī)向右拉；當(dāng)飛機(jī)向右偏轉(zhuǎn)時，飛控系統(tǒng)會自動把飛機(jī)向左拉，確保飛翼機(jī)不失控。

總的來說，飛翼機(jī)是一種設(shè)計理念獨(dú)特、性能優(yōu)異的航空器，對空氣動力、材料科學(xué)、飛行控制等領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用提出很高要求。未來，隨著科技進(jìn)步，飛翼機(jī)有望得到更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。