军事:中国高超音速武器比美厉害在哪?就是这个"啤酒肚"(4)
采用“梭镖体”设计的HTV-2,极为扁平

HTV-2这样的飞行器,内部容积率非常低
“改锥体”由简单平面构成,前缘锋利,各个平面的激波分析依然较简单,面与面之间的交接、转折处复杂点,只能在各种简化、近似的基础上,用试验数据修正了。“改锥体”是早期乘波体的主要形状,上表面平坦,下表面前倾。在理想情况下,下表面正好“坐”在下激波的锋面上,好像飞机的地效一样。下表面与下激波锋面之间的压力高,这里也是发动机进气口的理想位置。美国X-43、X-51、美澳合作的早期HiFIRE都是“改锥体”或者某种变型。
“梭镖体”实际上形状很复杂。俯视为三角形,侧视是锋利的刀刃向前的刀形,但从前后方向看,上表面向上隆起,下表面可能是扁平、凹起或者向下隆起,取决于不同的空气热动力学设计水平。
下表面扁平的设计最简单,但飞行器内有效容积很小,难以搭载有效负荷,实用价值受到限制。下表面凹起而形成缺口向下的月牙形的话,可以利用一点压缩升力,大大降低了飞行器下表面与下激波锋面精密匹配的要求,不过有效容积更小。有效容积和设计难度都最大的是向下隆起,通常在两侧还有一圈尖锐的刃边,不仅要求在三维空间里对乘波体下表面和下激波锋面精密匹配,还要求刃边能与侧面的激波锋面密封,达到压缩升力的效果。

早年间在升力体研究的时候大家都想着要给它装个“大肚子”,图为诺斯罗普M2-F1试验机

但后来大家发现要想提高性能,不仅要去掉“大肚子”,而且还要做成“月牙形”

典型按传统理论计算得到的高超声速乘波体气动外形,要把“啤酒肚”长回来可不容易……
这只是维持稳定、平直飞行所要求的基本气动问题,机动飞行是另一个问题。不管用什么办法,单纯改变飞行器的指向是不管用的,没有足够的侧力,基本飞行轨迹依然按照惯性向前侧滑。侧力在本质上是在侧向上产生的升力,产生侧力的机制与产生升力的机制是一样的,但用于克服重力的基本升力还是要继续提供。换句话说,稳定转弯时,升力的垂直向上的分量用于克服重力,水平分量才是转弯所需的侧力。两者之比代表了飞行器产生侧力的能力,战斗机用g代表的机动性就是这个意思,9g意为可产生9倍于重力的侧力。深究起来,这又回到升阻比上去了,没有足够的升阻比是不可能有多少余力产生侧力的,这也是旋成体的机动性在本质上受到限制的道理。
