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隱形轟炸機是如何“隱身”的?

諾斯羅普的設計是純飛翼,沒有垂尾和方向舵。從頂部看,B-2就像壹個大規模的回旋鏢。B-2的平面輪廓由12條平行線組成,機翼前緣與機翼後緣和另壹側翼尖平行。飛機的中間部分凸出來,以容納駕駛艙、炸彈艙和電子設備。中央機身兩側的凸起為發動機艙,飛翼背部設有鋸齒狀進氣口。每個發動機艙內安裝兩臺加力渦扇發動機。翼尖不平行於氣流方向,而是被截斷成平行於另壹個機翼的前緣。除翼尖外,整個外翼段無錐度,為等弦長機翼。機身尾部後緣呈W型,邊緣也與兩側機翼前緣平行。B-2的機翼前緣後掠角為33度,這是為高亞音速而優化的。由於飛翼的機翼前緣在機身前方,為了使氣動中心接近重心,需要對機翼進行後掠。B-2的中機身需要足夠深,以容納駕駛艙和彈艙,但長度應盡可能縮短,以避免在高亞音速時阻力過大。中央機身外翼弦長由發動機艙、隱身進氣口和尾噴管決定。當B-2以高亞音速飛行時,厚的超臨界翼型將機翼上表面的氣流速度加速到超音速。

B節-2A

B-2A的大部分表面覆蓋著壹種特殊的彈性材料,使表面保持均勻的導電性,以減少接縫或節理處的雷達波反射。在設計上,外觀看不到的部分(比如進氣口)會塗上雷達吸波材料(RAM),其成分仍然高度保密。RAM是壹種多層噴塗塗層,其中含有能將雷達波能量轉化為熱能的成分。整機鍍上適當厚度的塗層後,特定波長的雷達波照射在塗層上後,塗層兩面反射的雷達波會相互幹涉,從而相互抵消。類似的概念還有光學鏡片的鍍膜,可以消除不必要的光線。

2A被噴上吸收材料。

除了尾噴管後面的區域,B-2飛翼的後緣有9個大的操縱面。最後面的“海貍尾”是壹個整體可移動的操縱面,用來抵消低空飛行時垂直陣風帶來的顛簸。最外側是壹對被稱為“減速板-方向舵”的分離式翼型。剩下的六個副翼面用於俯仰和滾轉控制,最外面的壹對也用作低速時的副翼。B-2原本在後機身下設計了壹對分離式襟翼,但風洞試驗表明飛機根本不需要襟翼,所以首飛試驗原型機上的襟翼就被鉚死了。但生產型B-2還是留下了襟翼的痕跡。飛機的機翼面積足夠大,起降時不需要襟翼。

B-2尾部的“海貍尾”可用於俯仰控制。註意在進氣口上方打開的輔助進氣閥。

“海貍尾巴”細節照片

B-2A腹部後沿留下的拍打痕跡

B-2沒有垂尾,與傳統飛機不同。飛機偏航中性,即B-2左轉或右轉時,不會產生定心的氣動力。B-2由諾斯羅普公司的專利速度制動舵在外翼後緣控制。減速板——方向舵可以上下開裂,和減速板同時開裂,不對稱開裂時可以當方向舵用。由於飛翼表面有邊界層,減速板-方向舵至少要開裂5度才能工作。所以在正常飛行中,兩側的減速板-方向舵都處於5度的開啟位置,需要操控時可以立即工作,這也是為什麽我們看到的B-2飛行照片中的減速板-方向舵都是開啟的。而打開的減速板方向舵會影響飛機的隱身效果(尤其是向後的方向),所以當B-2到達戰區時,減速板方向舵會完全關閉。據說B-2在完全隱身模式下,依靠發動機推力差進行偏航控制。

在正常飛行中,B-2兩側的減速板方向舵處於5度的打開位置。

B-2本來就是靜態不穩定的,它依靠四余度的有線傳輸系統來實現穩定飛行。通用電氣公司開發了這種飛機的飛行控制計算機單元。B-2的機翼後緣安裝了8個作動器遠程終端,通過四余度數字數據總線接收ge飛控計算機的指令。遠程終端將數字命令轉換成模擬信號,使致動器控制機翼偏轉到相應的角度。遠程終端還負責控制所有必要的反饋回路。在B-2風擋前的機翼前緣安裝6組大氣數據傳感器,向有線傳輸系統提供大氣數據,有線傳輸系統根據氣壓值確定飛機的迎角和側滑角。

B-2A機頭上方有三組大氣數據傳感器(每組4個),下方也有三組。

B-2A機頭上方有三組大氣數據傳感器(白色圓圈內每組四個),傳感器旁邊是壹個/APQ-181雷達罩。

B-2A中央機身兩側的發動機艙內安裝了四臺GE f 118-GE-110無加力渦扇發動機,每臺額定靜推力為8618kg。F118是在F101-X的基礎上發展起來的,是B-1轟炸機F101發動機的戰鬥機型號。與F101相比,F101-X具有更小的低壓外旁通缸,使旁通比從2: 1降低到0.87: 1。低涵道比的發動機只需要較小的進排氣系統,所以被B-2選中。

f 118-GE-110無加力渦扇發動機

發動機進氣口遠離機翼前緣,以避免受到下方雷達波的照射。B-2由於采用了較厚的飛翼結構,可以將發動機深埋在飛翼中,飛翼上表面的扁平進氣口和彎曲進氣口可以保證機載雷達無法從上方直接照射到發動機正面,更不用說從下方了。這樣B-2就可以采用更簡單的進氣口,只需要修改帶有尖齒的唇口就沒有問題。但是,機翼上的進氣口還有壹個問題。氣流要流經飛翼上表面壹定距離才能進入進氣口,加劇了邊界層的問題。所以亞音速B-2的進氣道也是采用常規的分隔板去掉缺口,和進氣道的唇口壹樣,也進行了偷偷的改裝。

詳細照片的B-2A進氣口,妳可以看到鋸齒狀的嘴唇和邊界層吸力缺口。

初始風洞試驗表明,大弧度進氣道存在壹定的氣流分離,導致低速時推力損失。為了解決這個問題,在進氣口上方兩側安裝了四個鉆石發動機輔助進氣門。

從這個角度來看,B-2的排氣管也是S型的。

B-2進氣道邊界層分離板分離出的邊界層氣流混入尾噴管,降低排氣溫度和紅外輻射。穿過隔板的氣流也膨脹並被引導至各種內部氣流管道,統稱為二次氣流系統。這包括安裝在發動機機體上的附件變速器和發動機艙的通風、環控系統熱交換器的沖壓冷卻氣流和旁通回路的氣流。在地面上低速工作時,發動機的空氣流量通過四個菱形發動機輔助進氣門增加,這四個進氣門位於進氣罩的頂部和每個發動機進氣口的前面。輔助進氣閥打開時的操作降低了主進氣口的質量流量比和相應的銳唇轉動損失。提高了發動機的總壓恢復,同時降低了進氣道的壓力畸變水平,從而改善了低空飛行狀態,尤其是起飛時的性能。

B-2發動機和進/排氣管系統,可以看出,為了降低排氣溫度,用進氣道的邊界層吸收槽口引入了大量的冷空氣。

發動機尾噴管系統的設計也是壹大挑戰。B-2A的尾噴管需要將紅外信號特性降到最低,導致敵方紅外探測系統很難發現飛機。壹些戰鬥機的遠程紅外搜索跟蹤系統和紅外制導導彈的制導頭可以探測到發動機散發的熱氣和水蒸氣的熱輻射,B-2需要相當多的措施來降低紅外特性。其中之壹是盡可能快速有效地降低排氣溫度。B-2飛機的發動機尾噴管位於機翼後緣三個鋸齒狀突起之間的缺口處,在壹定距離內被機翼下表面覆蓋,從而降低發動機噴管的熱量,減少被敵方紅外探測裝置發現的機會。發動機噴口深入機翼內部,呈蜂窩狀,雷達波可進不出。此外,發動機組件還裝有氣流混合器,可將流經翼面的冷空氣導入發動機,持續降低發動機外層溫度。噴口又寬又平,讓人看不到飛機尾部的噴口。特別是噴嘴溫度調節技術,大大降低了噴嘴的紅外曝光信號。此外,由於噴流與通過機翼上表面的氣流相互作用,尾噴管兩側可形成旋渦,進壹步降低排氣溫度。

當B-2以高亞音速飛行時,機翼上表面的氣流已經達到超音速。

四輪臺車式主起落架安裝在發動機艙兩側,並向前收進機翼。巨大的鋸齒狀邊緣起落架艙門可以在起飛和降落時起到垂直穩定器的作用。雙輪前起落架在機頭下向後收起。

B-2的厚前起落架

油箱占據了外翼部分內部的大部分空間。兩個大型炸彈艙並排布置在發動機艙之間的機身下方。每個彈艙可以安裝壹個由波音公司研制的先進旋轉掛架,8枚908kg彈藥,還可以安裝兩個彈架組件掛載常規彈藥。

由波音公司制造的後部中央機身包含兩個大型炸彈艙。

波音公司開發的先進旋轉掛架

B-2可掛載武器

在修復B-2隱身塗層的過程中,塗層有毒。B-2的日常塗層維護相當復雜。

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