世界历代轰炸机大小（百年振翅飞翼轰炸机简史）

飞翼的起源

从1903年莱特兄弟放飞了人类第一架飞机之后，当时的主要工业国就都开始了自己的飞行器研究。这个时候各国主要都不约而同的选择了类似的构型，即前部有一对主翼，后部又一对尾翼的常规布局。

早期的双翼飞机，尾翼是从那个时候就有了

实际上主翼才是承担大部分翼载荷的，要这个尾翼干什么用呢？原来，飞机的升力中心和重心往往是不重合的。由于这时候飞机主要重量在发动机上了，重力是靠前的，也就是在升力中心之前，这就带来一个问题，飞机在飞行的时候会产生低头力矩，让飞机进入俯冲状态，这显然是很危险的，为了解决这个问题，普遍的解决方案是拉长机身，在机身尾部增加一对尾翼，可以用钢丝绳的抽拉来控制，让这对尾翼产生负升力来配平。当合力矩为0时，飞机就可以平飞了。

一战时期霍克飞机的气动分析

但这样的设计，让机身的一半的长度都是被“浪费”掉的。这部分机身并不能用于载重，而且尾翼的存在增加了额外阻力，还要产生一个负升力，使飞机的升力系数变低。有没有解决方案呢？20世纪初人才济济的德国给出了肯定的答案，那就是利用飞翼（fly wing）构型，将飞机的机身融合到机翼中；这样飞机的升力系数不仅大大增加，还可以让重心后移，在一定程度上解决了配平问题。1910年，德国航空发明家胡戈·容克斯提交了人类第一个飞翼滑翔机专利。飞翼构一个拥有巨大机翼的飞行器，机翼需要做的比较厚，并且与机身相融合，这样机身也变成机翼的一部分。这种构型的好处就是升力很大，因此天然可以获得很高的载重和航程。1915年，容克斯的Junkers J.1被制造出来，这也是第一个飞翼飞机的雏形；到了1919年，容克斯构想了一种大型的民用载客机——JG1，他的构想是利用厚厚的飞翼作为客舱容纳客人，但因为德国战败的关系，这种飞机超出了条约限制的尺寸。容克斯还设想了一种“未来派”飞翼客机，一次可以载客1000人。虽然这种构想在当时的技术条件下不可能实现，但不得不说容克斯是个天才和预言家，100年以后的波音X48B概念客机采用的就是飞翼构型，载客量同样设定的是1000人。

Junkers J.1,离真正的飞翼还差的很远

容克斯的梦想100年后波音替他圆了，图为波音X48B概念机

飞翼的早期发展

虽然容克的“未来派”未能造出来，但容克斯的公司还是在20年代继续了飞翼客机的研究，并在1929推出了第一种飞翼客机Junkers G.38,载客34人。

容克斯G.38

受到容克斯的启发，这个时候的苏联和美国也开始了自己的飞翼飞行器研究。苏联最早展开飞翼构型的是鲍里斯·伊万诺维奇·切拉诺夫斯基。他在1924-1926年期间研制出了人类第一种无尾翼的飞翼构型——BICh-1，BICh-2，BICh-3。BICh-3翼展9米，长3.5米，并不具备载客能力，而且由于只有一个单垂尾作为控制舵面，也遇到了飞行稳定性的问题。

切拉诺夫斯基和他的BICh-3

到了1930年代，苏联的飞机设计师加里宁·康斯坦丁开始研制了一款更为庞大的飞行器。收到飞翼载重量大的启发，他也希望能够设计一款可以载客数十人的洲际客机。在得到了官方的支持下，康斯坦丁设计了一种拥有7台发动机驱动的庞然大物——K-7轰炸机/运输机。K-7的机翼厚达2米，翼展达到了53米；可以装12个炮塔，还可以携带16吨弹药，或者128名乘客或112名全副武装的伞兵。可以说是不折不扣的空中堡垒。这种飞机仅制造了几架原型机，在1933年的试飞过程中遭遇事故，15名机组人员丧生。究其根本，这种飞机尺寸实在太大了，会遇到结构颤振和发动机共振的严重问题，一直没发解决。1935年，该项目被取消，加里宁本人也遭受到了牢狱之灾。其实这款飞机还是设计上过于粗糙，当时的苏联航空设计水平和工艺都无法与德国和美国相比，失败是必然的。

加里宁·康斯坦丁设计的K-7飞翼轰炸机/运输机

虽然苏联的飞翼研究未获得成功，但其在无尾翼布局的飞翼构型上算是开创了一个先河，让德国和美国的航空设计师们大受启发。美国的飞翼飞行器研究是从1920年代末开始的。航空先驱杰克·诺斯罗普于1929年首次试飞了他们的飞翼构型的X-216H，这款飞机仅用来验证，因此简陋的连座舱玻璃都没有。紧接着，到了1939年，诺斯罗普又开发出了一款带有实用功能的飞翼飞行器N1M。这款飞机的设计看起来较为成熟，采用了后缘的襟副翼 扰流板控制俯仰和偏航，两台发动机放置在机翼后部。这款飞机受到德国肖特兄弟的启发，取消了尾翼。从控制舵面上看和后来诺斯罗普公司在80年代开发的B2已经相差无几，不得不说真是超前的设计。1941年，美国空军提出了一种远程轰炸机的需求，要求航程可以达到16000km，载弹量4500kg，以防止英国被占领后美国无轰炸机能够执行战略轰炸任务。在这次竞标中诺斯罗普的XB-35和常规布局的XB-36展开了竞争。诺斯罗普采用了1/3比例的验证机模型N9M来进行验证，而完全体X-35B实际上是采用4台发动机的设计，尺寸也要大得多。尽管XB-35理论上更快更远，但因为军方信不过，最终更加靠谱的XB-36赢得了竞标，这就是B-36 和平使者式轰炸机。然而此时已经是1946年，战争早已经结束。

X216-H

N1M

到了二战末期，拥有丰富飞翼飞行器研发经验的德国人推出了一款造型怪异的喷气式轰炸机，Horton go.229。这款飞翼构型的轰炸机不论是其飞翼造型，进气口和尾喷口的屏蔽设计，还是碳质吸波材料和弱介电常数的蒙皮（木质）都可以证明这是一款专门优化过的低雷达反射界面的飞机。这也是已知最早的隐身设计。

Horton go.229，后缘襟副翼没有表现出来，其实是有的

现存的Horton go.229 残骸

战后飞翼的发展

诺斯罗普的XB-35飞翼轰炸机没有赶上二战，直到1946年才开始首飞，首飞时的XB-35可以达到6400km的最大航程，但喷气版本的航程则要腰斩到一半。到了1949年，2架X-35原型机已经先后坠毁。尽管后来X-35B项目被取消，但美国空军还是对飞翼轰炸机表现出了浓厚的兴趣，并且希望诺斯罗普能够继续发展飞翼轰炸机。于是在XB-35验证机基础上继续发展，这就是YB-35原型机和YB-49原型机（喷气版本）。

早期的X/YB-35使用了4台桨叶对旋的发动机，这样可以获得更高的推力，然而随后的试飞就遇到了振动太强的问题，最后不得不取消，采用常规的螺旋桨。

YB-35

意识到螺旋桨飞机将被迅速淘汰，美国空军做了两首准备，在XB-35基础上发展出了YB-49喷气式轰炸机。YB-49采用了8台涡轮喷气发动机，这主要是因为当时的喷气式飞机推力比较弱鸡。由于飞行速度比YB-35高得多，飞行稳定性已经成为了主要问题，YB-49在机身上增加了4个翼刀，并在尾部沿着垂直向上的方向拉出4个垂直尾翼。试飞员在YB-49上飞行了所有失速测试科目。然而这款飞机的过载能力很差，一次测试中飞行员将过载拉到4.8G时引发了坠毁事故。另一次测试中降落时前起落架的轮子突然爆开，由于此时油箱是满的，事故引发了大火。种种的不靠谱加上YB-49航程上的弱鸡能力（不论是YB-35还是YB-49都只能过不了苏联的乌拉尔山），最终美军取消了30架YB-49订单，飞翼方案也被彻底打入冷宫，束之高阁。

YB-49

飞翼和物理衍射理论结合的威力

在1962年，苏联的一位名不见经传的科学家乌菲姆谢夫提出了一个理论，叫物理衍射理论（Physical Theory of Diffraction，PTD），这个理论的核心内容物体对雷达电磁波的反射强度和物体的尺寸大小无关，只和边缘波的电流强度有关，通过对边缘电流的积分可以得出一个物体的雷达反射截面。根据这个物理方程模型，可以计算任何构型飞行器的RCS值。

然而由于苏联这边未对该理论有足够的重视，因此被束之高阁。然而墙里开花墙外香，70年代该理论漂洋过海后，被洛克希德·马丁臭鼬工厂的工程师丹尼斯·奥瓦霍塞发现。受该理论的启发，丹尼斯发现原来复杂外形的物体雷达散射场可以用镜面反射场加边缘电流的总效应表示的，这提供了一种有效的RCS计算方法。

臭鼬工厂根据PTD理论设计出了一种程序，可用来计算RCS最小的飞行器外形。但由于当时超级计算机浮点运算能力实在太捉急了，只能设计出由有限多个三角形组成的飞机外形（想想3D游戏刚出来的时候是不是也是多边形的？）。这个工程上的成果在1977年被直接应用到了世界上第一款真正的隐形验证机——海弗兰验证机上。随着海弗兰验证机的成功，该成果应用到了一款隐身轰炸机上，这就是F-117隐形轰炸机。

F117采用的多边形和锯齿型边缘设计加较大后掠角的飞翼式设计，可以将雷达波散射到特定几个方向，而机头方向上可以保证RCS非常小（0.0001～0.01平方米）。采用倾斜双垂尾，可以将侧面射来的雷达波偏转到其他方向，不会被接收机接收；此外采用完全内置的武器，即所有武器放在弹仓中，以免武器弹药和挂架影响到隐身性。这是战后飞翼式布局飞机首次服役，也是首次获得的如此大的成功。原因就在于飞翼和PTD理论指导下的隐身设计的有机结合，让隐身轰炸机大放异彩。

海弗兰验证机

F117隐身轰炸机

F117的RCS模拟，RCS分布呈蝴蝶型，机头方向RCS最小

在F117的设计获得巨大成功后，尝到甜头的美国并未停止开发更新的隐身轰炸机。因为虽然F-117隐身性能不错，但它的载弹量和航程太弱鸡了，只能算一款战术轰炸机或者攻击机，仍不具备战略打击能力。新的隐身战略轰炸机于1980年代开启。这次，由美国飞翼技术的始祖，拥有几十年飞翼研发经验的诺斯罗普公司操刀设计。这就是B-2轰炸机。B2沿用了类似YB-35度飞翼构型，并采用翼身融合和更加光滑过度的外形，以此优化气动外形和隐身性能。此时由于飞控技术的进步，在验证机“高级珍珠”的基础上，诺斯罗普采取了更为激进的设计——去掉了翼刀垂尾。这让整个飞机看起来没有任何一个突兀的点。B2仅使用机翼上襟副翼，扰流板，阻力舵以及两个发动机的差动来控制机身的航向偏转和滚转机动。由于以上的改进，B-2的隐身在全方向上做的都比较好。

高级珍珠验证级，此时还是用了一对内倾双垂尾

B-2轰炸机，姿态控制全靠几个水平的可动翼面和两台发动机差动

B-2轰炸机不加油最大航程达到了1.2万公里，最大起飞重量达170.6吨，两个内置弹舱可以携带25吨的弹药（16枚AGM-129）。这是一款真正意义上的隐身战略轰炸机。

B2 的RCS分布，全方向RCS都很低

苏联/俄罗斯的飞翼布局发展

在冷战两大阵营的的另一极——苏联，在战后也开始了飞翼布局的研究。之前提到的切拉诺夫斯基，将自己一生的热情都投入到了飞翼布局上的研究。在战后，切拉诺夫斯基再次设计了一种飞翼战斗机——BICh-26，该飞机采用喷气式发动机推进，采用机头两侧进气，属于一种轻型战斗机。这个设计今天看也不算落伍，可惜到1960年切拉诺夫斯基去世，也没有完成这个设计。

切拉诺夫斯基的BICh-26，可惜他始终没有实现

X32是美国开发唯一一款飞翼的战斗机，和BICh-26很像

1947年，苏联科学家切特韦里科夫开始了他的飞翼飞行器的验证项目——RK1。这次不是想加里宁·康斯坦丁那样的草莽设计了，此时的苏联在航空工业上已经有了长足进步。RK1在翼尖采用了翼梢小翼，上弯的小翼可以避免翼下高压气流翼上流动形成翼尖涡流。由于这种涡流会减少机翼的升力，翼梢小翼的增加可以有效增加飞机的升力。同时还可以起到增稳的作用，使飞机不易发生偏航。这种设计如今已经应用到了大型客机上，然而1947年就采用这样的设计，还是非常超前的。

RK1验证机

现代大型客机上已经普遍采用了翼梢小翼的设计

RK1之后，苏联长时间中断了飞翼的设计。直到10年后的1957年，这次苏联来了票大的。这就是DSB-LK轰炸机，人类有史以来最疯狂的轰炸机设计。这款飞机的设计指标是最大起飞重量达500吨，可携带15吨的核炸弹，飞行速度2-4马赫，升限35000米。这一指标远远超出了苏联当时的技术水平，也远远超出了当时人类的技术水平。也许一百年后的某一天，这个方案能够被实现。。。总之，DSK-LK的毫无意外的失败了，连同这个方案一起被打入冷宫的，还有飞翼布局。

从外形设计上看这款飞机确实是为超音速而生

DSK-LK模型，采用飞翼和翼身融合设计，同时非常像SR-71黑鸟

之后苏联就没怎么碰过飞翼布局了。直到苏联解体后，俄罗斯在近些年参考美国的B-2轰炸机，重新提出了自己的飞翼布局隐身轰炸机——PAKDA，这已经是2008年了。PAKDA采用了翼身融合的设计，但是机头和机翼的后掠角很大，这明显是考虑了超音速突防能力。从CG图上看，这款飞机的机翼似乎是可变后掠翼的，这和图-160白天鹅轰炸机是相同的。这款飞机看起来前窄后宽，与一般的飞机设计有很大不同，应该是采用了至少4台发动机来推进。隐身 超音速突防的设计，可以让PAKDA较B2还有很大的突防优势。只是这款飞机从未露过面，俄罗斯似乎还没有造出原型机；考虑到俄罗斯这些年连复制一架图-160都是相当飞机，这款叼炸天的轰炸机真正服役，就不知道要到什么时候了。

以上，就是飞翼飞行器的简史，喜欢的话请多多点赞留言。

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