JetZero公司正在研制的“翼身融合体飞机(加油机)”构想图。
今年8月中旬,美空军宣布选择航空初创公司JetZero设计和制造全尺寸演示机,为其未来的加油机、运输机发展摸索新路径。和以往的加油机、运输机有所不同,这种全尺寸演示机采用的是“翼身融合体飞机”构型。
“翼身融合”不是新概念,它是针对当今主流飞机“筒体+机翼”构型的短板提出的设计理念。“筒体+机翼”构型的飞机因其机翼几乎垂直于筒体侧面,飞行时所受阻力较大。为减小阻力,“翼身融合”概念问世并运用于实践,常见的做法是在飞机机翼与机身交接处增装整流罩,使二者间圆滑过渡。米格-29、苏-27、F-16、F-18等战机,都采用这种设计。
“翼身融合体”概念则更进一步,强调把飞行器的机翼和机身合成一体来设计制造,二者之间的过渡没有明显界限。采用这种理念设计的飞机,被称作“翼身融合体飞机”,外形类似海洋中的蝠鲼。采用翼身融合体构型的飞行器其实已经存在,如B-2、X-47B等。
翼身融合体构型有其优势,比如,体现在B-2、X-47B上,就是赋予它们较好的隐身性。美国空军这次“押宝”给JetZero,显然是把关注点放在了翼身融合体构型的另一些优长上——可以使飞行器获得更大升力以及能提供更大内部空间。
在此之前,已有一些国家的航空公司在这方面进行过尝试。比如2020年2月举办的新加坡航展上,空客集团就曾展示过一款采用翼身融合体设计的Maveric飞机模型。据称,Maveric的样机曾在2019年6月进行过测试。
自主货运飞机开发商Natilus最近也对外宣称,正在对一架按四分之一比例缩比制造的原型机进行飞行测试,以验证翼身融合体设计的有效性。
民用航空公司的率先“起跑”,源于翼身融合体飞机蕴含着不小市场潜力。最主要的一点,是这种“机翼也作为客舱一部分” 的构型,能提供更多的机身空间、搭载更多的乘客、降低商业航班的成本。同时,类似箭头的机头与后掠机翼(身)的结合,客观上形成了一个升力体,从而使飞机能携带更大重量的货物起飞。
按照有关方面的说法,翼身融合体构型可使飞机在飞行时减少30%以上阻力,300座以上的大型飞机还可因此降低一半左右的油耗。这意味着,飞机可以在空中飞得更久更远。
可有效减轻结构重量、可显著降低油耗、能拉运更多货物、有助于改善隐身性能……翼身融合体飞机所具有的这些特点,很快受到一些国家军方的关注。美空军谋求借此打造下一代加油机、运输机、指挥控制机、多用途飞机等,也是出于这个原因。
尽管有诸多优点,但翼身融合体飞机要达到“入伍”标准并不容易。和采用无尾式飞翼气动布局的隐身轰炸机不同,加油机、运输机等更注重“大肚能容”且更注重经济适用,这让其发动机的布局也有所不同。此类需求导致的布局变化,使得翼身融合体飞机研制者将面临诸多飞控难题和技术挑战。此外,如何在新构型下进行高效维护保养,如何适应机体结构变化来改造机场设施等,也是必须解决的问题。(曾建伟 杨柏松)