飞翼粉身造就B-2“幽灵”

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  我们知道,大多数的飞机都是由细长的机身和三角形或是梯形的机翼、尾翼、垂直尾翼等组成的。但是有一种飞机的外形却十分奇特,如果从上往下俯视,它几乎就是一个巨大的三角形,完全分不出哪是机身,哪是机翼。这种飞机,就是历史上曾让许多航空技术人员魂牵梦萦的飞翼。
  人们很早就意识到了飞翼的巨大潜力。早在航空器出现的早期,许多飞机设计师就很看好飞翼。从空气动力学和结构方面看,飞翼无疑都是效率最高的飞机布局形式。道理很简单,除了机翼这个最有效的部件,其他部分全都被“省略”了,这样的飞机阻力很小而升力却很大。但是,飞翼的机翼没有足够的稳定性和可操纵性。这两个非常棘手的问题,在早期的落后技术条件下,几乎不可能得到有效解决。
  早在1910年,德国人容克就提出了飞冀概念的运输机,并申请了专利。但当时这样的飞机在设计和制造上还相当困难。1919年,容克开始设计一种被称为“巨人”的大型客机,这种客机的客舱设在厚厚的机翼内部,但作为一战的战败国,协约国不允许德国拥有如此巨大的飞机,“巨人”尚未完工就被勒令销毁。但这却是德国对于飞翼的初步尝试。按照容克的设想,未来的飞翼式客机可以搭载1000名乘客。这是一个了不起的构想。
  1938年,容克公司推出了34座的G38型客机,这种客机仍然带有尾翼,但同时采用了宽而厚的机翼,油箱、发动机两个客舱都安装在机翼内。造型新颖的G38在当时是最大的陆上飞机,被称为“飞行旅馆”,很快就投入航线运营。但遗憾的是,G38没能在商业上获得成功。
  20世纪30年代到40年代,人们深入研究了飞冀的布局理论,认为如果想要制造飞越大西洋的大型客机,就必须让飞机有足够的内部空间容纳乘客和燃料,而飞翼则可以很好满足这些条件。因为飞翼飞机内部空间很大,飞行阻力又很小。美国的诺思罗普和埃舍尔曼,德国的利比奇和霍顿兄弟都对飞翼飞机十分感兴趣,并作了大量的研究工作。
  二战后期,德国人设计过几种奇特的飞翼飞机,这种设计能让飞机飞得更远。这些令人称奇的设计中,最为著名的是霍顿229型飞翼轰炸机。1944年,霍顿229首次飞行成功,它装有两台喷气发动机,从外形上看几乎就是一个巨大的钝角三角形,和今天美国的B-2轰炸机有着不少相似之处。但因为当时德国人即将战败,因此这种飞机没能批量投产,唯一存世的一架霍顿229后来被美军缴获,如今保存在美国的博物馆中。
  战后,人们对飞翼概念继续研究,发现这种飞机也存在一些问题。如飞行中难以控制,操纵难度很大。在飞行中,飞翼一旦出现了不稳定现象,飞行员几乎不可能让飞机回归正常飞行状态。但人们仍然认为,飞翼是大型远程轰炸机的理想设计方向。上世纪50年代,美国诺思罗普公司在进行了大量研究和实验后,先后推出了YB-35和YB-49实验型轰炸机,它们分别采用活塞发动机和喷气发动机作为动力,进行了大量飞行测试。实验中人们发现飞翼的操纵问题仍然是个拦路虎,在当时的条件下难以解决。YB-49就曾在实验中出现过机毁人亡的可怕事故。因此虽然美国人对飞翼热情很高,但这两种开拓性的飞翼还是没能批量生产,只能继续沿用传统飞机设计的老路,开发出B-36和后来的B-52,这都是中规中矩的传统轰炸机。
  上世纪80年代,对于飞翼的兴趣再次升温。这次人们发现了飞翼的另外一个优点,那就是这样外形的飞机具有不错的隐身能力,雷达想要看到它们非常吃力。飞翼没有直愣愣的轮廓和垂直尾翼,进气道也隐藏在机翼前缘,这都有利于避免雷达波被直接反射到敌方接收站,这样飞机就可以神不知鬼不觉地执行作战任务。诺思罗普公司原本就对飞翼进行过不少研究,现在重操旧业,终于设计成功B-2“幽灵”隐身轰炸机。至于一直难以解决的操纵难题,现在也有了新技术来帮忙——现代化的计算机控制线传操纵技术可以解决了。
  飞翼飞机在中低速范围内表现非常好,人们非常希望能够用这种概念来设计全新的大型运输机。波音公司做过不少研究,准备制造大型飞翼运输机,和同尺寸的普通运输机相比,飞翼运输机载重量可以提高三分之一,航程也更远。但有一点,飞翼的制造成本高昂,因此,直到今天,飞翼运输机和客机还都没有出现。
  今天B-2“幽灵”隐身轰炸机已经在美国空军服役。这种飞机的确拥有不错的性能,可以装载近20吨炸弹,远程奔袭海外目标。B-2沒有水平尾翼,没有垂直尾翼,也没有方向舵:发动机被“埋藏”在机翼内部,两个进气道的开口被设计成半扁圆形,“趴”在机翼的上表面。飞机的上升下降和转弯全都靠飞翼后部的一组大型扰流片。而要控制这些扰流片,凭借飞行员的技术和经验已经不够,都是借助先进计算机的辅助,才能保持飞机的稳定飞行。更为重要的是,由于采用了先进的外形设计,B-2很难被敌方的雷达发现和识别,因此美国人把B-2作为一种重要的战略武器。当然,这样的武器造价也同样惊人,一架B-2的制造费用至少2亿美元,所以也不可能大量装备。
  虽然现代计算机飞行控制技术可以克服飞翼的控制问题,但现在看来仍然无法全部解决。因为就在2008年2月,美军一架B-2型隐形轰炸机在关岛安德森基地起飞训练时发生失速坠毁,虽然2名飞行员成功弹射逃生,但2亿美元的飞机却变成了一堆废铁。所以,飞翼这个美好的航空梦想看来仍然需要科学家和技术人员继续深入地研究和验证。
  在航空技术领域,任何一项新技术的产生和发展,都要经过大量的研究和实验,甚至付出血的代价。天下没有免费的午餐,没有付出就没有回报,今天美国的B-2能够成为一种实用型隐身轰炸机,很大程度上要感谢50年前诺思罗普公司所作的努力,虽然昔日的飞翼没能成功甚至是摔得粉身碎骨,但毕竟积累了宝贵的经验,这才为后来的B-2铺就了成功之路。
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