2倍音速的无人机在研制中

世界上一切能飞的东西，无论是人造的还是天然的，都具有对称性，否则很难保持飞行平衡。然而，美国军方现在正试图制造一种不对称的斜翼飞机，这种飞机可以飞得更快、更远、耗油更少。一旦成功，这种新型飞机将成为未来20年美国隐形轰炸机的主要型号，并将改写飞行历史。几年来，美国军方一直在寻找一种能在敌人领空外盘旋超过10小时的飞机，静静地等待命令。一旦得到指示，它将立即以超音速扑向目标，瞄准目标并摧毁目标。然而，问题是任何能长时间亚音速飞行的飞机都不能胜任超音速飞行，反之亦然。

代号“弹簧折叠刀”

为了解决这个长期存在的空气动力学问题，美国国防高级研究计划局最近授予诺斯罗普·格鲁曼公司的斜翼飞机研发项目。这项为期20个月的合同的第一阶段，获得了1030万美元的赠款，要求诺斯罗普·格鲁曼公司进行飞机的初步设计，以解决可控性问题。

这种飞机被命名为“开关叶片”，一种可以改变机翼后掠角(机翼相对于机身的角度)的无人驾驶飞行器。它具有较高的低速飞行效率，可以执行悬停监控任务和超音速攻击任务。

侦察机和轰炸机

美国国防部高级研究计划已经要求诺斯罗普·格鲁曼公司在2007年11月前起草一份详细的设计，该实验机将于2010年发射。最初的概念是在单翼下安装发动机、转轴和监控设备。这种设计能使单翼在发动机面向飞行方向时旋转。

美国国防部高级研究计划署明确指出，概念上的斜翼战斗机有两个主要任务:第一，情报、监视和侦察任务，要求飞机携带2000公斤有效载荷，以18000米的亚音速飞行5000海里。第二个是轰炸任务，这需要机器携带7500公斤有效载荷，飞行5000海里。这台机器的最大速度是2马赫。

巡航时，亚音速轰炸，超音速。

在巡航状态下，“弹簧折叠刀”展开一个61米长的单翼(不同于普通飞机，它是两翼，但从中间把两翼连接在一起形成一个机翼)，像普通飞机一样飞行；然而，在它突破音障之前，它的单翼将旋转60度，形成一个前掠翼尖和一个后掠翼尖。这种结构重新分配了积聚在飞机前部的冲击波，有效地降低了超音速状态下的波阻，飞机进入超音速飞行状态。当“弹簧折叠刀”恢复亚音速飞行时，单翼将再次旋转，回到与发动机垂直的状态。

2010年的首次飞行

美国国防部高级研究计划署称，如果一切顺利，1/5比例的“弹簧折叠刀”演示模型将于2010年首次飞行。该试验机的翼展约为12米，全尺寸飞机预计将于2020年投入使用。

可控性是“弹簧折叠刀”的主要问题，它没有尾部和可变的后掠角。诺斯罗普·格鲁曼公司必须证明飞机在改变飞行模式时能够保持稳定性，从而大大改变空气动力学特性。

“弹簧折叠刀”试验机将最终验证斜翼飞机计划的可行性，该计划自20世纪40年代以来一直备受争议。如果这种超音速试验机的飞行试验成功，斜翼飞机有可能在2025年后成为美国空军装备的下一代高速长航时隐形轰炸机的候选者。

历史镜像

斜翼飞机真的能高速飞行吗？

在20世纪40年代，科学家们认为不对称翼飞机或斜翼飞机是超音速飞机的最佳形式。但是60年后，没有人能够制造超音速斜翼飞机。

美国宇航局在20世纪70年代开始实施“斜翼研究飞机”(OWRA)和“艾姆斯代顿-1”(AD-1)飞机计划，探索斜翼布局技术，后者由伯特·鲁坦飞机厂设计。伯特·卢顿，宇宙飞船一号的创始人，在1979年为美国国家航空航天局设计了一种可变翼飞机，但是飞机的斜翼使得它很难飞行——当飞行员拉起飞机的头部时，飞机开始向一侧滚去。

现在，五角大楼已经开始关注斜翼飞机的概念。美国国家航空航天局已经站出来给它泼冷水，称斜翼飞机很难高速飞行。

斜翼机:低油耗、长距离

斜翼机的左右机翼是一体的，可以绕机身的垂直枢轴转动。原则上，它类似于可变后掠翼飞机。当飞机低速起飞、着陆和飞行时，机翼与发动机成直角，相当于一个直机翼。此时，翼展最大，诱导阻力最小，升力系数大，起飞、着陆和低速飞行性能良好。当飞机以超音速飞行时，机翼可以绕枢轴旋转60度。此时，一个机翼的前掠和另一个机翼的后掠可以延迟冲击波的产生，从而减小阻力，增加升阻比并降低油耗。

斜翼机和可变后掠翼机的区别在于，当左半翼处于后掠位置时，右半翼向前后掠。当机翼处于斜翼位置时，整个飞机的横截面积沿机身轴线的分布比后掠翼飞机更均匀，这类似于流线型机身，比后掠翼更有利于减小波阻。

斜翼机的左右半翼连接成一体，简化了机翼与机身的连接结构，但固定刚度差。此外，左、右半翼在倾斜位置不对称，俯仰和偏航运动将由滚转控制引起。

早在第二次世界大战时，德国就研究了斜翼飞机方案。美国也在20世纪50年代开始对斜翼飞机进行理论研究，但正式试生产才刚刚开始。

斜翼飞机在结构和轴向特性方面优于一般的变后掠翼飞机。它具有较小的波阻抗和低噪声。与后掠翼或三角形飞机相比，它使用的燃料更少，航程更长。

“弹簧折叠刀”能任意改变飞行状态的秘密在于它的旋转翼。当飞机以低速起飞、着陆和飞行时，机翼与发射机成直角，相当于一个扁平的机翼。此时，翼展最大，诱导阻力最小，升力系数大，起飞、着陆和低速飞行性能良好。当飞机以超音速飞行时，机翼可以绕枢轴旋转60度。此时，一个机翼的前掠和另一个机翼的后掠可以延迟冲击波的产生，从而减小阻力，增加升阻比并降低油耗。

51区的幽灵:“弹簧折叠刀”

在一个漆黑的夜晚，一架秘密飞机从内华达空军基地的一个隐蔽的机库中滑出。基地的警示灯在跑道上运行时变暗了。在黑暗的阴影下，战斗机大小的飞机起飞，飞往内尔尼斯轰炸靶场进行训练。

这就是传说中的美国秘密多用途飞机“猛禽”，它有独特的可伸缩机翼，因此具有轰炸机和战斗机的双重功能。由于其多功能特点，“弹簧折叠刀”被称为“空中瑞士军刀”。有消息称，它将取代老式的F-111可变翼飞机。

这种飞机不是标准的可变翼飞机，它使用独特的前掠翼装置。由于机翼可以像折叠在剑柄上的刀片一样旋转，飞行员们给它起了个绰号叫“飞机折刀”(为了区别于无人机的“弹簧折刀”，我们把较大的有人驾驶飞机翻译成了“弹簧折刀”)。

“弹簧折叠刀”的机翼通过飞机后部正前方的枢轴安装在机身上。当机翼完全展开时，飞机可以缓慢飞行以投掷精确武器或降落在短的未加固跑道上。随着机翼进一步向前掠，飞机成为一个高度灵活的战斗平台。当机翼完全向前后掠时，后缘变成前缘，整个飞机是三角形的，使飞机能够以3马赫的高速从战场上撤退。

“弹簧折叠刀”是一种外形结构简单的无人机。如图所示，它是一个发动机，顶部有一块板(单翼)，底部有一个舱(侦察设备或小炸弹)。根据负载的不同，“弹簧折叠刀”分为两种类型:侦察机和轰炸机。图为“弹簧折叠刀”轰炸机被击落。

当“弹簧小刀”的单翼与发动机成直角时，它处于亚音速巡航状态。虽然“弹簧小刀”的外部结构简单，但它配备了一台人工智能计算机，可以分析角度、气流、波阻抗等复杂数据。并根据飞行动力学原理随时调整机身处于最佳状态。此外，由于它是无人驾驶飞机，它不需要考虑飞行员的饮食、休息等问题。“春折刀”可以连续巡航15小时，悄悄侦察敌情或等待命令。

国防高级研究计划局要求7个主要特征

●非消耗性飞机，配有*和可回收的着陆架，能够起飞和着陆；

●吸气推进系统；

低速比音速快1.2倍；

●无尾翼结构，可进行超音速飞行和亚音速巡航；

●在飞行中，我们可以改变机翼后掠角(机翼对机身的角度)，最小30度，最大60度；

●在最小机翼后掠角的情况下，展弦比大于或等于7；

●在最小机翼后掠角条件下，翼展大于或等于12米。