無(wú)尾高機(jī)動(dòng)的工程之路：殲-36如何打破“不可能”

長(zhǎng)期以來(lái)，航空界普遍認(rèn)為無(wú)尾飛翼布局是為極致隱身服務(wù)的“隱形卡車”——砍掉水平尾翼后，飛機(jī)失去了俯仰控制的“杠桿”，高機(jī)動(dòng)空戰(zhàn)成了禁區(qū)。像美國(guó)的B-2、B-21，主要任務(wù)就是亞音速巡航和穿透性打擊，業(yè)內(nèi)戲稱它們?yōu)椤皶?huì)飛的隱形卡車”。

但最近一架無(wú)尾布局的重型戰(zhàn)機(jī)在空中完成了干脆利落的急轉(zhuǎn)爬升，機(jī)頭快速拉起、大坡度轉(zhuǎn)彎、連續(xù)爬升一氣呵成。這個(gè)動(dòng)作對(duì)F-16、殲-10這類有尾戰(zhàn)斗機(jī)來(lái)說(shuō)不算稀奇，但對(duì)無(wú)尾飛機(jī)，難度完全不在一個(gè)維度上。

傳統(tǒng)戰(zhàn)斗機(jī)靠水平尾翼控制俯仰。它離重心遠(yuǎn)，像一根長(zhǎng)力臂的杠桿，舵面只需偏轉(zhuǎn)幾度就能在機(jī)尾產(chǎn)生足夠升力變化，輕松讓機(jī)頭上仰或下俯。無(wú)尾布局為把雷達(dá)反射截面積壓到極致，砍掉了這根“杠桿”。

杠桿沒(méi)了，俯仰控制只能交給機(jī)翼后緣的升降副翼。但機(jī)翼舵面離重心近得多，力臂大幅縮短，做同樣的活要費(fèi)勁得多。更棘手的是，到了低速、大迎角這類需要快速改變姿態(tài)的危險(xiǎn)工況，機(jī)翼上表面氣流會(huì)嚴(yán)重分離，氣動(dòng)舵面效能大幅下降，甚至“罷工”。過(guò)去十幾年，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為無(wú)尾飛機(jī)可以隱身、可以超巡，但別指望它像五代機(jī)那樣“狗斗”。

第一招：矢量推力。發(fā)動(dòng)機(jī)噴口偏轉(zhuǎn)，改變高速燃?xì)夥较颍醋饔昧χ苯幼饔迷陲w機(jī)上形成控制力矩。這個(gè)力矩不受飛行速度和迎角限制——即使舵面徹底“罷工”，只要發(fā)動(dòng)機(jī)還在工作，矢量推力就能繼續(xù)控制姿態(tài)。

殲-36采用的是三發(fā)設(shè)計(jì)。據(jù)第二架原型機(jī)的試飛影像顯示，其三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)配備的是二維矢量推力噴口，類似于F-22的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)可上下偏轉(zhuǎn)提供俯仰控制，偏航和滾轉(zhuǎn)則結(jié)合氣動(dòng)舵面實(shí)現(xiàn)。

第二招：多舵面協(xié)同。殲-36整機(jī)有多達(dá)十余個(gè)主動(dòng)控制面同時(shí)工作。它把傳統(tǒng)垂直尾翼的偏航控制功能，通過(guò)多組后緣襟副翼和分裂式方向舵分?jǐn)偟揭粚?duì)機(jī)翼上。任何一刻飛機(jī)的姿態(tài)，都是靠一堆舵面加上矢量噴口“湊”出的合力。

第三招：智能飛控——真正的靈魂。三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)配合十幾塊舵面，如果飛控邏輯稍有偏差，飛機(jī)瞬間就會(huì)失控解體。傳感器實(shí)時(shí)感知飛機(jī)每一毫秒的姿態(tài)變化，飛控計(jì)算機(jī)每毫秒重新計(jì)算氣動(dòng)數(shù)據(jù)和發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)，讓三股推力矢量與各個(gè)舵面精確配合。急轉(zhuǎn)爬升那段動(dòng)作看似簡(jiǎn)單，背后是飛控算法和矢量推力的深度融合——缺任何一個(gè)，都做不出來(lái)。

無(wú)尾布局實(shí)現(xiàn)高機(jī)動(dòng)，需要的不是矢量推力本身，而是飛控、氣動(dòng)、推進(jìn)三者的系統(tǒng)性融合——什么速度用舵面、什么工況用矢量、兩者如何平滑過(guò)渡，都需要大量試飛驗(yàn)證。據(jù)分析，殲-36已經(jīng)把這條路跑通了。

外媒《軍事觀察》在分析殲-36的飛行視頻后評(píng)價(jià)：眼下全球能拿實(shí)機(jī)把無(wú)尾六代機(jī)的高機(jī)動(dòng)飛出來(lái)給人看的，獨(dú)此一家。分析認(rèn)為，中國(guó)六代機(jī)可能在2030年前后形成作戰(zhàn)能力，美國(guó)F-47預(yù)計(jì)2028年首飛，雙方案件進(jìn)度均在推進(jìn)中。

當(dāng)矢量推力、飛控算法和無(wú)尾布局在一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)深度融合，那架在空中完成急轉(zhuǎn)爬升的飛機(jī)，已不止是一架能隱身的“飛行平臺(tái)”。它證明了一條曾被定性為“不可能”的技術(shù)路線，可以通過(guò)系統(tǒng)性突破變成現(xiàn)實(shí)。