前段時(shí)間，在新加坡航展上，美國JetZero公司公開展示了正在研制的翼身融合飛機(jī)模型。

JetZero公司提出的設(shè)計(jì)方案名為“Z-5”，采用的是“翼身融合體飛機(jī)”構(gòu)型，外形類似海洋中的蝠鲼，翼展約60米且沒有尾翼。之所以選擇翼身融合飛機(jī)構(gòu)型，是考慮到這種構(gòu)型隱身性好，且擁有更大升力和內(nèi)部空間。

值得注意的是，此次翼身融合飛機(jī)研發(fā)，采取由民用技術(shù)向軍用領(lǐng)域轉(zhuǎn)化的模式，使其有望未來接替KC-46成為美軍新一代加油機(jī)，并為取代C-17等戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)提供更多選擇。

那么，翼身融合飛機(jī)有哪些方面優(yōu)勢？其應(yīng)用前景如何？請看本文解讀。

未來翼身融合飛機(jī)——

從圖紙走向現(xiàn)實(shí)還有多遠(yuǎn)

■李由之

采用早期翼身融合設(shè)計(jì)布局的圖-160戰(zhàn)機(jī)。 資料照片

優(yōu)勢獨(dú)特，引發(fā)各國研究熱潮

早在20世紀(jì)60年代，一些飛機(jī)設(shè)計(jì)師開始探索翼身融合概念。翼身融合，重在融合。這種概念將機(jī)翼和機(jī)身作為一個(gè)整體設(shè)計(jì)，即融合式布局。

翼身融合概念很快應(yīng)用于實(shí)踐，20世紀(jì)70年代蘇聯(lián)研制的米格-29戰(zhàn)機(jī)、美國的F-16戰(zhàn)機(jī)均采用了機(jī)身和邊角翼融合設(shè)計(jì)，以獲得更好的氣動(dòng)性能。此外，蘇聯(lián)圖-160轟炸機(jī)、美國B-1B轟炸機(jī)的總體氣動(dòng)布局也十分相似，這些戰(zhàn)機(jī)通過翼身融合設(shè)計(jì)，有效提高飛行效益。

傳統(tǒng)主流戰(zhàn)機(jī)的構(gòu)型，主要由搭載載荷的機(jī)身和提供升力的機(jī)翼構(gòu)成，這種設(shè)計(jì)構(gòu)型受力集中，結(jié)構(gòu)重量和氣動(dòng)阻力大。而翼身融合飛機(jī)的機(jī)身與機(jī)翼圓滑過渡，阻力大幅降低，機(jī)動(dòng)性明顯增強(qiáng)。

20世紀(jì)90年代，B-2轟炸機(jī)研制成功，翼身融合概念再次成為世人關(guān)注的焦點(diǎn)。軍工科研人員將B-2轟炸機(jī)的機(jī)翼和機(jī)身合成一體來設(shè)計(jì)制造，二者之間的過渡沒有明顯界限。這種設(shè)計(jì)，不僅拓展了B-2轟炸機(jī)的飛行航程，還增加了機(jī)身載彈量。也就是說，翼身融合構(gòu)型能提供更大的內(nèi)部空間。當(dāng)裝載區(qū)由傳統(tǒng)布局的桶狀機(jī)身變?yōu)閷挸ǖ拇筇檬讲季?，機(jī)艙裝載體積大幅提高，可以運(yùn)輸更多大尺寸軍用裝備，展現(xiàn)出超大型運(yùn)輸機(jī)的戰(zhàn)場投送能力。

正是看中這一優(yōu)點(diǎn)，美軍將翼身融合概念應(yīng)用于新型運(yùn)輸機(jī)研制中，并計(jì)劃在2027年前，完成翼身融合運(yùn)輸機(jī)全尺寸原型機(jī)的測試。若飛行測試成功，美軍可能會考慮使用Z-5的一個(gè)版本取代C-5和C-17運(yùn)輸機(jī)。

近年來，翼身融合概念一度成為全球航空領(lǐng)域的熱點(diǎn)，受到各國科研機(jī)構(gòu)的追捧。英國BAE系統(tǒng)公司此前研發(fā)的隱身無人機(jī)MAGMA，其外形采用翼身融合設(shè)計(jì)布局，舍棄了所有的控制面，僅依靠噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣控制姿態(tài)，飛行過程中外形保持不變。荷蘭皇家航空公司與代爾夫特理工大學(xué)合作，研發(fā)出Flying-V翼身融合概念驗(yàn)證機(jī)。該方案采用V型設(shè)計(jì)，將客艙和燃料艙都放在機(jī)翼里，其燃油效率和氣動(dòng)效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)飛機(jī)。

憑借氣動(dòng)性能好、結(jié)構(gòu)重量輕、油耗低、可用空間大等方面優(yōu)勢，翼身融合飛機(jī)受到廣泛關(guān)注，各國也不斷加大投入力度，進(jìn)行翼身融合技術(shù)的探索積累。

制造不易，需攻克諸多技術(shù)難題

目前，翼身融合的技術(shù)優(yōu)勢和廣闊前景已得到業(yè)內(nèi)人士肯定。但要實(shí)現(xiàn)成果孵化運(yùn)用，已經(jīng)投入相關(guān)研究的國家面臨著不同程度的技術(shù)難題。

氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)復(fù)雜。翼身融合飛機(jī)的外形決定其氣動(dòng)設(shè)計(jì)將更加復(fù)雜。通常情況下，翼身融合飛機(jī)翼展尺寸較長、中央機(jī)身段尺寸緊湊，導(dǎo)致其抗側(cè)風(fēng)能力較差。有些甚至出現(xiàn)抬頭上仰、翻滾等不穩(wěn)定飛行現(xiàn)象，造成安全隱患。由于機(jī)身和機(jī)翼的融合，科研人員需要精準(zhǔn)計(jì)算飛機(jī)的重心位置，重新設(shè)計(jì)飛行控制系統(tǒng)和配套軟件，以確保飛機(jī)在飛行狀態(tài)下的平衡。同樣棘手的還有艙內(nèi)布局。短而寬的客艙，會使接近機(jī)翼兩側(cè)的乘員感受到更強(qiáng)烈的飛機(jī)傾斜姿態(tài)。此外，應(yīng)急疏散系統(tǒng)設(shè)計(jì)、空間利用效率等問題都需要解決。

工藝制造難度大。翼身融合飛機(jī)的設(shè)計(jì)通常涉及復(fù)雜的曲線和曲面，并要求在制造過程中實(shí)現(xiàn)機(jī)翼和機(jī)身的無縫對接，這需要高精度的加工設(shè)備和先進(jìn)的制造技術(shù)。為了兼顧輕量化和強(qiáng)度要求，選擇材料要滿足飛機(jī)飛行時(shí)結(jié)構(gòu)受力要求。翼身融合飛機(jī)通常采用先進(jìn)的復(fù)合材料，在使用過程中，復(fù)合材料會受到溫度和濕度等環(huán)境因素影響，需要進(jìn)行特殊的熱處理和防腐處理，以保證飛機(jī)部件的性能和使用壽命。這些材料的加工，需要特殊的設(shè)備和工藝。這樣一來，制造過程中的質(zhì)量控制和精度水準(zhǔn)變得尤為重要。

配套設(shè)施投資高。如何高效維護(hù)保養(yǎng)飛機(jī)？如何改造與其配套的機(jī)場設(shè)施？這些也是需要解決的技術(shù)難題。機(jī)體結(jié)構(gòu)的變化，使機(jī)場滑行跑道寬度、發(fā)動(dòng)機(jī)維修等方面要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，輔助設(shè)備投資費(fèi)用同樣高昂。從適航性來看，翼身融合飛機(jī)可能需要面臨新的適航標(biāo)準(zhǔn)和要求。這需要飛機(jī)制造商和航空公司、監(jiān)管機(jī)構(gòu)等各方密切合作攻關(guān)，進(jìn)行大量研究和測試。在此階段，需要不斷改進(jìn)優(yōu)化，周期拉長所面臨的風(fēng)險(xiǎn)代價(jià)不是一般國家可以承受的。

綜上可見，盡管多年來翼身融合飛機(jī)研發(fā)已經(jīng)積累了大量關(guān)鍵數(shù)據(jù)和試驗(yàn)資料，但要達(dá)到適航標(biāo)準(zhǔn)并不容易。面對諸多技術(shù)難題，翼身融合飛機(jī)在軍事和民用航空領(lǐng)域的應(yīng)用普及依然前路漫漫。

與傳統(tǒng)飛機(jī)競爭，翼身融合飛機(jī)能否蹚出新路

翼身融合飛機(jī)的出現(xiàn)，或許為未來戰(zhàn)機(jī)設(shè)計(jì)闖出了一條新路。雖然美空軍對翼身融合飛機(jī)持樂觀態(tài)度，但傳統(tǒng)飛機(jī)依然憑借自身優(yōu)勢占據(jù)主導(dǎo)地位。

經(jīng)過多年發(fā)展和不斷改進(jìn)，傳統(tǒng)飛機(jī)已經(jīng)形成了相對成熟的設(shè)計(jì)和制造體系，技術(shù)可靠性和穩(wěn)定性也得到了廣泛驗(yàn)證。比如，傳統(tǒng)飛機(jī)便于分段制造，規(guī)則的機(jī)身容易進(jìn)行加長、縮短處理，以適應(yīng)不同領(lǐng)域需要。傳統(tǒng)飛機(jī)在安全性能和成本控制等方面的優(yōu)勢，決定了其較高的市場占有率，這給翼身融合飛機(jī)的推廣造成很大挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)飛機(jī)的機(jī)型設(shè)計(jì)和技術(shù)可以提供部分與翼身融合飛機(jī)類似的性能，為各國提供一些新的選擇，如超聲速飛機(jī)、前掠翼飛機(jī)等。以前掠翼飛機(jī)為例，其結(jié)構(gòu)可以保證機(jī)翼與機(jī)身之間更好地連接，并且合理地分配機(jī)翼和前起落翼所承受的壓力，氣動(dòng)性能可觀。前掠翼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還可以使飛機(jī)的內(nèi)容積增大，為設(shè)置內(nèi)部武器艙創(chuàng)造條件，飛機(jī)的隱身性能同樣不俗。

翼身融合飛機(jī)雖然有氣動(dòng)性能好、結(jié)構(gòu)重量輕、油耗低等優(yōu)勢，但目前還需要更多的技術(shù)和試驗(yàn)驗(yàn)證。研制一款新裝備究竟值不值，需要站在國情角度考慮其投入產(chǎn)出比。對于大多數(shù)國家而言，傳統(tǒng)飛機(jī)已經(jīng)能滿足自身需求，如投入更多資金研制翼身融合飛機(jī)，這筆賬是否劃算有待考量。

說到底，成本問題是傳統(tǒng)飛機(jī)的優(yōu)勢所在，也是擺在翼身融合飛機(jī)面前的“攔路虎”。制造一款新飛機(jī)通常分為研發(fā)成本、制造成本和維護(hù)成本。從研發(fā)成本看，翼身融合飛機(jī)相比傳統(tǒng)飛機(jī)的積累經(jīng)驗(yàn)較少，需要投入更多的研發(fā)周期、高精尖人才和先進(jìn)設(shè)備。從制造成本看，制造翼身融合飛機(jī)要有高精度的設(shè)備、更多的手工制造和定制化生產(chǎn)，將會進(jìn)一步增加成本投入。從維護(hù)成本看，有了先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)計(jì)，就需要引進(jìn)與之配套的維護(hù)設(shè)備、技術(shù)人員以及更復(fù)雜的維修程序。

可以說，翼身融合飛機(jī)既有廣闊的應(yīng)用前景，又有發(fā)展的各種難題。各國需要辯證取舍，選擇適合自己國家的發(fā)展道路。為了在與傳統(tǒng)飛機(jī)的競爭中實(shí)現(xiàn)突圍，翼身融合飛機(jī)必須在控制成本、制造材料等方面進(jìn)行最優(yōu)化選擇。

未來翼身融合飛機(jī)能否從圖紙走向現(xiàn)實(shí)，我們將持續(xù)關(guān)注。