JetZero公司正在研製的“翼身融合體飛機(加油機)”構想圖。
今年8月中旬,美空軍宣布選擇航空初創公司JetZero設計和製造全尺寸演示機,為其未來的加油機、運輸機發展摸索新路徑。和以往的加油機、運輸機有所不同,這種全尺寸演示機採用的是“翼身融合體飛機”構型。
“翼身融合”不是新概念,它是針對當今主流飛機“筒體+機翼”構型的短板提出的設計理念。“筒體+機翼”構型的飛機因其機翼幾乎垂直於筒體側面,飛行時所受阻力較大。為減小阻力,“翼身融合”概念問世並運用於實踐,常見的做法是在飛機機翼與機身交接處增裝整流罩,使二者間圓滑過渡。米格-29、蘇-27、F-16、F-18等戰機,都採用這種設計。
“翼身融合體”概念則更進一步,強調把飛行器的機翼和機身合成一體來設計製造,二者之間的過渡沒有明顯界限。採用這種理念設計的飛機,被稱作“翼身融合體飛機”,外形類似海洋中的蝠鲼。採用翼身融合體構型的飛行器其實已經存在,如B-2、X-47B等。
翼身融合體構型有其優勢,比如,體現在B-2、X-47B上,就是賦予它們較好的隱身性。美國空軍這次“押寶”給JetZero,顯然是把關注點放在了翼身融合體構型的另一些優長上——可以使飛行器獲得更大升力以及能提供更大內部空間。
在此之前,已有一些國家的航空公司在這方面進行過嘗試。比如2020年2月舉辦的新加坡航展上,空客集團就曾展示過一款採用翼身融合體設計的Maveric飛機模型。據稱,Maveric的樣機曾在2019年6月進行過測試。
自主貨運飛機開發商Natilus最近也對外宣稱,正在對一架按四分之一比例縮比製造的原型機進行飛行測試,以驗證翼身融合體設計的有效性。
民用航空公司的率先“起跑”,源於翼身融合體飛機蘊含着不小市場潛力。最主要的一點,是這種“機翼也作為客艙一部分” 的構型,能提供更多的機身空間、搭載更多的乘客、降低商業航班的成本。同時,類似箭頭的機頭與後掠機翼(身)的結合,客觀上形成了一個升力體,從而使飛機能攜帶更大重量的貨物起飛。
按照有關方面的説法,翼身融合體構型可使飛機在飛行時減少30%以上阻力,300座以上的大型飛機還可因此降低一半左右的油耗。這意味着,飛機可以在空中飛得更久更遠。
可有效減輕結構重量、可顯著降低油耗、能拉運更多貨物、有助於改善隱身性能……翼身融合體飛機所具有的這些特點,很快受到一些國家軍方的關注。美空軍謀求借此打造下一代加油機、運輸機、指揮控制機、多用途飛機等,也是出於這個原因。
儘管有諸多優點,但翼身融合體飛機要達到“入伍”標準並不容易。和採用無尾式飛翼氣動布局的隱身轟炸機不同,加油機、運輸機等更注重“大肚能容”且更注重經濟適用,這讓其發動機的布局也有所不同。此類需求導致的布局變化,使得翼身融合體飛機研製者將面臨諸多飛控難題和技術挑戰。此外,如何在新構型下進行高效維護保養,如何適應機體結構變化來改造機場設施等,也是必須解決的問題。(曾建偉 楊柏松)