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像B2轟炸機一樣的無尾翼和垂尾飛機,是如何爬升和轉彎的?

在B-2之前,已經有許多原型機驗證了不依靠尾翼實現正常操縱的方法,包括了B-2研製廠商諾斯羅普的XB-35等「飛翼」戰機。

B-2轟炸機沒有垂尾,這與傳統飛機有很大不同。B-2轟炸機呈偏航中性,也就是說當B-2向左或向右轉彎時,不會產生令飛機回復直線指向的氣動力,因此較為容易實現轉向。

B-2轟炸機主要依靠諾斯羅普專利的絕活:機翼外段後緣的減速板、方向舵兩用控制面,來負責方向控制。這一減速板方向舵,可向上下兩側開裂,同時開裂時,作為減速板使用。而不對稱的開裂時,則會產生兩側阻力的大小差異,令飛機偏轉,這時作為方向舵使用。也就是說,如果是航道偏轉或小角度轉向,可以通過控制左右翼「開裂式方向舵」的張開角度大小得到左右翼不同的正面空氣阻力,從而使機身偏轉。

如果需要大角度的轉彎,或做緊急轉彎機動動作,可以通過改變總升力指向的方法,令機頭迅速指向一側。具體需要通過增大兩側機翼提供的升力差異,使左右兩翼受力不平衡,從而使飛機側向滾轉,然後拉機頭,在總升力指向一側的情況下完成更快捷的急轉動作。

當翼尖兩側的阻力方向舵張開角度一致時,兩側產生的阻力也相同,此時相當於普通飛機的機身減速板。當翼尖兩側的阻力方向舵張開角度不一致時,由於兩側翼尖的阻力差異,導致機身會向阻力較大的一側轉彎,此時相當於普通飛機的方向舵。

但在這兩幅阻力方向舵在張開始會增加B-2的雷達截面積,所以如果是在戰區上空,B-2會把阻力方向舵鎖定早關閉位置,改用兩側發動機的推力差進行轉彎,雖然效率略低,但好過暴露在敵方雷達下。

再來看爬升。和傳統無尾飛機一樣,B-2在機翼後緣布置了一系列升降副翼(Elevon),結合了傳統飛機上平尾和副翼的功能。當機翼兩側副翼差動偏轉時,B-2就開始滾轉機動,當機翼兩側副翼同時向下偏轉時就產生低頭力矩使B-2俯衝,反之就是抬頭力矩使B-2爬升。由於B-2的機身較短,俯仰力臂不夠長,所以該機機翼後緣的升降副翼不僅尺寸大,而且數量多,從翼尖阻力方向舵內側一直排列到尾噴管外側,足足有6片。

B-2上還有一個有趣的設計,那就是發動機尾噴管之間的海狸尾,該裝置在低空飛行中可以上下擺動,抵消亂流顛簸,提高飛行品質。


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