轟-20會是超音速飛翼嗎

在兩會期間，空軍副司令王偉被記者問到轟-20，回答一句“快了”，弄得人們心潮澎湃。在殲-20、運-20、直-20之後，轟-20可能是最引人注目的缺失了。

2000年，空軍司令劉順堯在新加坡香格里拉軍事論壇上提出，中國空軍從國土防空轉向“攻防兼備，首戰用我”。2021年8月31日，中國空軍新聞發言人申進科在珠海航展新聞發布會上表示，中國空軍已經歷史性地跨入戰略空軍門檻。從那時開始，人們對中國空軍向攻勢空軍轉型的具體含義不管怎麼猜測，戰略轟炸機始終占有關鍵位置。

多年來，轟-20的各種傳聞一直不斷。眼下，王偉也只說“快了”，並無更多信息，結果是各種猜測統統回爐。

轟-20具有隱身能力，這大概是所有猜測中唯一的共同點。有了B-2和B-21的先例，轟-20很有可能是飛翼構型。一般認為是無尾飛翼，也有人認為是具有淺V形尾翼甚至可升降V形尾，可以在水平和淺V之間按需轉換。

可升降V形尾是有意思的構想。無尾飛翼需要用開裂式副翼產生不對稱阻力來控制方向。即使在飛行方向不需要補償的時候，也需要保持一定的開度，以保證一旦需要時動作靈敏，但永久性保持一定開度的控制面引起額外阻力。

在理論上，可升降V形尾在升起狀態下相當於常規的全動V形尾，可避免開裂式副翼的使用，提高方向安定性；放下到水平狀態時，改用開裂式副翼控制方向，但尾翼與機翼在同一平面上，隱身較好。

但可升降V形尾不僅結構和機械上很複雜，氣動和隱身上也可能魚與熊掌兼失。在放平狀態下，尾翼前緣和機翼後緣之間不可能嚴絲合縫；機翼和尾翼有各自的翼型，也不可能在接縫處做到氣動上的連貫和平整。間隙不僅是隱身大患，還構成嚴重的局部氣動干擾。在升起狀態，差動副翼的阻力換成垂尾阻力，也未必有多大的優點，不同控制機制之間的無縫轉換更是飛控難題。

轟-20可能是直截了當的無尾飛翼。

但最大的爭議可能還是坊間給轟-20加上的超音速要求。

無尾飛翼未必和超音速衝突，但超音速確實給無尾飛翼帶來極大的困難。

超音速要求翼型很薄，迎角很小，以避免過度的誘導阻力。迎角小不是多大的問題，但翼型很薄就問題大了。

飛翼的關鍵在於沒有機體，所有結構和重量統統用於產生升力的機翼。也就是說，人員、載荷、發動機都需要在機翼內。很薄的翼型顯然不利於容納這麼多東西。B-2實際上已經是不徹底的飛翼，中線部分大大加厚，用於容納飛行員座艙、彈藥艙、發動機艙。但B-2的機翼依然肥厚，翼內油箱有足夠大的容積。

換到超音速的薄翼型的話，翼內油箱就沒空間了，迫使中央部分大大加厚，那時也就和沒有垂尾的筒體-機翼構型差不多，談不上無尾飛翼了。

另一個問題是配平。

在各種速度、姿態、載荷下，飛機的重心和升力中心不會總是重合，需要平尾（鴨翼具有同樣的作用，以下以平尾統一代表）配平，保持平飛姿態。

對於亞音速飛行來說，升力中心通常在機翼1/4弦長的位置，也就是說，從機翼前緣算起，在機翼寬度約1/4的地方。實際機翼較少用規整的矩形，弦長隨展向上與機身中線的距離而變化，所以取平均弦長。升力中心一般認為在1/4平均弦長的位置。

機翼升力中心與重心之間的距離就是需要配平的俯仰力臂。平尾升力中心與重心之間的距離就是平尾提供的配平力臂。機翼升力與平尾升力可粗略認為由各自的翼面積決定。配平是力矩平衡的過程。平尾越是遠離機翼升力中心，需要的平尾控制面的面積越小。

但在超音速飛行時，由於激波的作用，升力中心會後移到1/2弦長的位置，也就是說，俯仰力臂突然加倍，導致嚴重的低頭力矩，這就是“馬赫埋頭”現象。在早期突破音障的試驗中，人們對“馬赫埋頭”現象認識不足，飛機剛突破音障就突然發生失去控制的俯衝，然後就是機毀人亡。

這有兩個原因。

首先，“馬赫埋頭”使得飛機不由自主地轉入俯衝，速度在重力作用下加快，加深“馬赫埋頭”的問題。

其次，用於俯衝改出的平尾控制力矩不足。常規平尾與垂尾相似，前半是固定的，後半是可動的舵面。突破音障時，鉸鏈線導致的激波屏蔽了舵面，使得改出控制非常不給力，甚至完全失效。

在血的教訓之後，超音速飛機的平尾改用全動平尾，在發生“馬赫埋頭”的時候提供足夠的控制力矩。但最重要的還是保證平尾相對於機翼平均弦長有足夠的控制力矩，也就是說，平尾位置要足夠靠後。蘇-27、F-22等超音速戰鬥機的平尾幾乎完全“懸掛”於尾噴口之後，就是為了獲得最大的平尾控制力矩。

這隻有筒體-機翼構型才可能。沒有機體的飛翼在本質上就不可能有太靠後的“平尾”。對於“純正”的亞音速飛翼，如果升力中心與重心位置大體重合，升力中心在1/4平均弦長，平尾（實際上是飛翼後緣的襟副翼）控制力臂的極限也就是3/4平均弦長，大大低於傳統筒體-機翼構型動輒幾倍甚至十幾倍的長度。

B-2的俯仰控制力矩不足是臭名昭著的問題，起飛和着陸時姿態奇怪地水平，部分原因就是因為難以拉出大迎角。設計要求從高空突防改為高低空兼優後，需要考慮低空抗陣風的問題，為此機尾改為複雜的“雙W”外形，以儘可能增加靠後的水平控制面面積。B-21取消低空突防要求，只需要考慮高空，陣風補償的要求大大降低，後緣恢復到B-2原始設計的簡潔的“單W”構型。

超音速減阻要求的大後掠三角翼的後緣相對靠後，但平均弦長也相應增加，水漲船高，俯仰控制的難題還因為速度快、反應窗口有限而更難了。最大的麻煩則是升力中心現在後移到1/2平均弦長，平尾力臂比亞音速情況又損失了1/4弦長。也就是說，亞音速飛翼本來已經有俯仰控制力矩不足的問題，超音速把問題極大惡化了。

大大增加控制面面積，採用推力轉向，甚至用前緣控制面與後緣控制面一起一抬一壓，辦法總是有的，代價也是大的。最終就是是否值得的問題了。

轟炸機能達到超音速是有用的，問題在於代價是否值得。超音速作為突防手段早已過時，超音速對於打擊時間敏感目標的作用則可由導彈的速度代替。要實現超音速，在百噸以上的飛機和幾噸的導彈之間，後者要容易得多。如果使用高超音速打擊導彈，轟炸機是否超音速更加無所謂了。

氣動上的困難和缺乏實用價值，使得轟-20不大可能為超音速飛翼。

轟-20最可能的構型依然是高亞音速無尾飛翼，在隱身、航程方面達到最優，在氣動上也比較成熟。