飞翼构型(flying-wing)即飞机气动布局中的飞翼布局形式。飞翼布局是既没有平尾又没有垂尾的全无尾的布局,没有确定的机身,乘员、设备和有效载荷都置于机翼里,翼身融合体(Blended Wing Body,BWB)布局属于飞翼布局,但可能有短舱、吊舱、垂直安定面等凸起部件。
基本介绍
- 中文名:飞翼构型
- 外文名:flying-wing
- 特徵:无平尾、垂尾等
- 概念布局:翼身融合体布局
- 性质:一种飞行器气动布局形式
- 套用飞机:B-2隐身轰炸机
简介
飞翼布局是既没有平尾又没有垂尾的全无尾的布局,没有确定的机身,乘员、设备和有效载荷都置于机翼里,翼身融合体(Blended Wing Body,BWB)布局属于飞翼布局,但可能有短舱、吊舱、垂直安定面等凸起部件。
早在第二次世界大战期间,美国和德国就开始研究飞翼布局的飞机。现代採用飞翼布局的最新式飞机就是大名鼎鼎的美国B-2隐身轰炸机(见图1)。由于飞翼布局没有了水平尾翼和垂直尾翼,就像是一片飘在空中的树叶,所以雷达反射波很弱,据说B-2飞机在雷达上的反射面积只有同类大小飞机的1/100。
结构分析
飞翼布局飞机的共性难题是稳定性和操纵性。过去因为没有电传操纵系统,也没有计算机帮助驾驶员操纵飞机,飞翼布局飞机的飞行控制问题一直难以解决。从图1可以看出,飞机在机翼后缘布置了8片舵面,採用一套新的控制系统进行三个轴向的力矩控制,还有一个舵面位于后缘中央用于阵风载荷减缓。安装在后缘两侧上的舵面由上下两片合成,两片可以分别向上或向下偏转,也可以两片合起来同时向上或向下偏转。当飞机需要转方向时,一侧的舵面就张开,增加这一侧机翼的阻力,飞机就得到了偏转的力矩,这时舵面就起到了方向舵的作用;如果飞机两侧舵面张开相等角度,两侧机翼都增加阻力,就起到减速板的作用;如果舵面上下两片结合起来一起向一个方向偏转,一侧向上,另一侧向下,就起到副翼作用,使飞机倾斜;如果左右两侧舵面同时向上或向下偏转,则这时舵面就起到升降舵的作用。这8片舵面起到了多功能作用。
图1.B-2隐身轰炸机

这只是介绍其中一个舵面作用的原理,实际控制操纵起来是非常複杂的。有这些舵面偏转的协调分配问题,还有舵面组合偏转导致干扰效应非常明显,这种干扰常导致组合偏转效率低于单独偏转之和。这完全靠控制系统来支持组合偏转方案,使得驾驶员的操纵感觉不差于常规布局飞机。
另外飞翼布局飞机操纵效能低,机动性差,不适合用于战斗机。
翼身融合体布局
翼身融合体布局(Blended Wing Body,BWB)目前尚属概念飞机的气动布局形式。
图2.波音BWB-450飞机方案三视图

几十年来,大型民用客机的巡航升阻比始终在15左右徘徊,即使目前最先进的波音787飞机也不到21。大量的国内外研究表明,常规布局已成为制约民机性能进一步提升的瓶颈。与常规布局形式相比,翼身融合体布局的高升阻比特性——可以达到26——在提高飞机的气动效率上拥有明显优势,因此它已成为未来超大型亚声速干线飞机布局形式的主要发展方向(见图2)。
但这种布局的飞行和使用特性会给用户带来麻烦,如低翼载设计导致在大气湍流中的高过载係数会降低乘坐的舒适性、满足适航条例规定的应急撤离存在问题,在设计上需要重点解决布局的稳定性与操纵性问题、非圆形压力舱结构实现技术等。目前,欧美等国正在大力开展这方面的研究工作。