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中國團隊突破「顫振」屏障,攻克飛翼布局死穴,轟-20或迎性能躍升臨界點

博客文章

中國團隊突破「顫振」屏障,攻克飛翼布局死穴,轟-20或迎性能躍升臨界點
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中國團隊突破「顫振」屏障,攻克飛翼布局死穴,轟-20或迎性能躍升臨界點

2026年02月01日 07:00

人民網報道,南京航空航天大學團隊在國際上,率先突破結構強度極限內的「剛-彈耦合顫振」屏障,將顫振臨界速度提升62.5%,創造該領域世界紀錄。

當前,世界各國都在針對飛翼布局飛行器的「剛-彈耦合顫振」現象展開研究,試圖一舉攻克這一難題,但取得顯著成果的卻寥寥無幾,南航團隊的突破可說是史無前例。軍事專家指出,該技術未來有望應用於轟-20隱身戰略轟炸機,能夠大幅提升飛行品質和機動性能。

南京航空航天大學團隊成功攻克「剛-彈耦合顫振」技術,其試飛成功標誌著國產戰略轟炸機研發已掃除氣動彈性領域的重大障礙。

南京航空航天大學團隊成功攻克「剛-彈耦合顫振」技術,其試飛成功標誌著國產戰略轟炸機研發已掃除氣動彈性領域的重大障礙。

飛翼佈局憑藉出色隱身性能,成為現代戰略轟炸機的核心設計趨向。然而,顫振難題長期以來一直限制性能提升。南京航空航天大學取得的突破,精準攻克關鍵難題,對轟-20的研發具有重要支撐作用。

飛翼佈局雖具備極致隱身性能,但其獨特氣動特性帶來的顫振隱患一直是設計難點,突破此關卡將令轟-20如虎添翼,兼顧隱身與機動。

飛翼佈局雖具備極致隱身性能,但其獨特氣動特性帶來的顫振隱患一直是設計難點,突破此關卡將令轟-20如虎添翼,兼顧隱身與機動。

所謂顫振(Flutter),是指彈性體(如機體)在與氣流相對運動過程中,受氣動力、彈性力和慣性力之間的耦合作用,引發的一種振幅持續增大的振動現象。本質上,顫振屬於「自激振動」。由於自然界中並不存在絕對的剛體,看似剛硬的飛機結構(尤其是機翼、尾翼)在受力時會產生彎曲或扭轉變形,進而與氣流相互作用。這種自激振動無需外部持續激勵便能維持,一旦出現,振幅會迅速加劇,對飛行器安全構成重大威脅。理解這一機制,是解決顫振問題的關鍵。

顫振對飛機產生的影響主要體現在兩個關鍵層面。第一,當飛機出現顫振時,飛行速度會受到明顯限制,飛行狀態變得不夠穩定,過程中可能會出現搖晃、抖動等異常狀況。這種不穩定的飛行狀態,會進一步制約飛機的機動性和續航能力。第二,倘若飛行過程中速度過快,顫振帶來的危害將急劇增大,嚴重時會導致飛機在短短數秒內發生解體。在這種緊急情況下,飛行員往往來不及做出有效應對,極有可能引發機毀人亡的慘劇。

為了能夠有效延緩或盡可能避免顫振現象發生,各國相繼採取幾種較可行的方法。第一種方法是增強機翼的抗扭剛度,例如殲-15系列艦載戰鬥機採用的後掠翼設計,能夠有效改變機翼受力情況,再加上殲-10系列採用的三角翼設計,它們都是通過減小機翼展弦比的方式,來提高機翼的扭轉剛度,從而在一定程度上減少顫振發生的可能性。

降低展弦比是抑制顫振的傳統手段,圖中殲-15與殲-10分別以後掠翼及三角翼設計強化機翼剛度,確保高速飛行下的結構穩定。

降低展弦比是抑制顫振的傳統手段,圖中殲-15與殲-10分別以後掠翼及三角翼設計強化機翼剛度,確保高速飛行下的結構穩定。

第二種方法是採用扭轉機翼,像美製 F-22 隱身戰機就運用這種方式,通過對機翼進行特定角度的扭轉,來優化機翼在飛行過程中的氣流分佈,進而降低顫振風險。而殲-10 同樣也採用扭轉機翼設計,其主翼有兩處明顯扭轉,這種設計能夠更好適應不同飛行狀態,提高飛機穩定性。第三種方法是在飛機水平尾翼(平尾)翼尖添加配重,主要目的是提升水平尾翼的抗扭剛度。水平尾翼在飛行過程中起著至關重要的平衡和穩定作用,通過增加配重可以改變其動力學特性,以此來避免顫振現象出現,保障飛行安全。

F-22通過主翼的幾何扭轉設計(Twist)優化氣流分佈,圖中可見其機翼不同位置的攻角變化,在保證機動性的同時大幅降低氣動彈性發散風險。

F-22通過主翼的幾何扭轉設計(Twist)優化氣流分佈,圖中可見其機翼不同位置的攻角變化,在保證機動性的同時大幅降低氣動彈性發散風險。

傳統軍機依靠成熟且合理的氣動佈局,以及經過嚴謹設計和反覆驗證的風洞試驗,已把顫振風險成功控制在合理範圍內。以殲-15 為例,它採用的三翼面佈局,能夠讓飛機在不同飛行階段都保持良好的空氣動力學性能;殲-10 的三角翼佈局,不僅具有良好的機動性,還能在一定程度上抵禦顫振影響。至於美國 F-22 採用的常規佈局,雖經過長期優化,但其本質仍是在傳統結構剛度與飛行性能之間尋求一種妥協與平衡。這些傳統設計雖然成熟,但也意味著其性能挖掘已接近物理極限。

然而,飛翼佈局的出現打破了這種平衡。由於飛翼佈局飛行器具備結構重量輕、柔性大的特點,且擁有獨特的展弦比設計,在飛行載荷作用下,其彎曲與扭轉變形更顯著。結構受載後的「氣動-結構-控制」耦合系統,會引發複雜的非線性結構動力學與控制問題,這不僅會給飛翼佈局飛機的設計帶來全新挑戰,還會對飛翼佈局的用途及性能造成不利影響。

試飛現場的驗證機採用大展弦比飛翼佈局,其實際飛行數據將直接支撐下一代轟炸機的氣動控制律設計,解決了「大柔性」帶來的控制難題。

試飛現場的驗證機採用大展弦比飛翼佈局,其實際飛行數據將直接支撐下一代轟炸機的氣動控制律設計,解決了「大柔性」帶來的控制難題。

轟-20 作為中國新一代隱身戰略轟炸機,飛翼佈局是其核心特徵,對速度與機動性能的要求極高。南京航空航天大學這項技術恰好契合其研發需求,可讓轟-20 突破傳統飛翼佈局的速度限制,執行更高難度的作戰任務,為轟-20 實現超音速巡航奠定基礎。




止戈堂

** 博客文章文責自負,不代表本公司立場 **

美國海軍駐新加坡的第七驅逐艦戰隊發佈消息,證實戰隊司令斯嘉里率領「獨立」級瀕海戰鬥艦「辛辛那提」號,抵達柬埔寨雲壤海軍基地,進行為期五天的訪問,期間雲壤海軍基地司令梅迪納親自到港迎接。

美軍「獨立」級瀕海戰鬥艦「辛辛那提」號,抵達柬埔寨雲壤海軍基地,進行為期五天的訪問。

美軍「獨立」級瀕海戰鬥艦「辛辛那提」號,抵達柬埔寨雲壤海軍基地,進行為期五天的訪問。

從現場的分佈狀況可以看出,該艦停靠於雲壤基地西南角的現代化船塢碼頭。軍事分析人士特別指出,此地具有高度軍事敏感性,原因在於「辛辛那提」號的停靠點,與雲壤基地西側長期供中國海軍艦艇使用的碼頭,直線距離僅約300米。在如此近距離下,雙方艦艇的日常勤務活動、甲板作業乃至官兵的目視觀察,都處於彼此的視距範圍之內。

美軍「辛辛那提」號是「獨立」級瀕海戰鬥艦的第10艘。其由奧斯塔爾美國公司建造,滿載排水量約為3100噸,被譽為「最強瀕海戰鬥艦」。近年來,它剛完成關鍵的火力升級,加裝了四聯裝RGM-184NSM海軍打擊導彈發射系統,是為數不多具備遠程反艦能力的瀕海戰鬥艦。

被譽為「最強瀕海戰鬥艦」的美軍「辛辛那提」號艦,停靠於柬埔寨雲壤基地西南角的現代化船塢碼頭。

被譽為「最強瀕海戰鬥艦」的美軍「辛辛那提」號艦,停靠於柬埔寨雲壤基地西南角的現代化船塢碼頭。

這種由挪威康斯伯格公司研發、雷神公司生產的第五代反艦導彈,採用紅外成像末導頭和全隱身外形設計,具備超過300公里的射程距離。在泰國灣這種島礁眾多、電磁環境極為複雜的近岸海域,NSM導彈可憑藉不依賴雷達信號尋標的特性,擁有極高的突防成功率。

此外,該艦還配備了一門MK-110型57毫米艦炮、一套海拉姆近防系統,以及兩門MK-46型30毫米副炮。其寬敞的飛行甲板足以同時操作兩架「海鷹」直升機,或者一架直升機與多架「火力偵察兵」無人機的搭配組合,可謂具備強大的近海態勢感知能力。

美軍「辛辛那提」號艦具備強大的近海態勢感知能力。

美軍「辛辛那提」號艦具備強大的近海態勢感知能力。

最為關鍵的是,「獨立」級瀕海戰鬥艦具備卓越的機動性。其配備2具LM-2500燃氣輪機和2具MTU20V-8000型柴油機,總功率達到7.8萬馬力,這是許多國家5000噸級大型主戰艦艇都不具備的動力規格,而且這一數據也是解放軍054A型護衛艦的兩倍以上。憑藉如此強勁的動力輸出,該級艦的最大航速能達到44節。

美軍「獨立」級瀕海戰鬥艦更同時具備卓越的機動性。

美軍「獨立」級瀕海戰鬥艦更同時具備卓越的機動性。

因此,美軍長期將瀕海戰鬥艦常態化部署於南海地區,開展軍事活動,以期通過頻繁借助其高速性與淺吃水特性,在附近海域進行所謂的「存在感展示」。

憑藉這一高速性能,瀕海戰鬥艦能夠迅速切入爭議海域的近岸島礁區域,並借助高航速進入大型艦艇難以駛入的淺水航道,開展高頻次的穿插活動。這種依託高速性與淺水機動能力的「突襲式」部署,也被相關地區的分析人士視作美軍在南海「灰色地帶」挑釁的主要方式。

據法新社記者現場觀察,在「辛辛那提」號靠泊之際,雲壤基地的西側碼頭正停泊著兩艘中國海軍056A型護衛艦,只不過因被碼頭遮擋的緣故,無法直接判讀出它們的舷號。據悉,去年中國海軍056型護衛艦630「阿壩艦」和631「天門艦」,在雲壤基地部署了半年有餘。

在「辛辛那提」號靠泊之際,雲壤基地的西側碼頭正停泊著兩艘中國海軍056A型護衛艦。

在「辛辛那提」號靠泊之際,雲壤基地的西側碼頭正停泊著兩艘中國海軍056A型護衛艦。

解放軍的056A型護衛艦是一種針對性極強的反潛加強型輕型護衛艦。其滿載排水量約為1300噸,並裝備有鷹擊-83J反艦導彈與紅旗-10近防系統。其艦艉的主、被動拖曳線陣列聲呐更是能在淺海環境下,表現出極高的反潛搜索效率。

在300米間距內,中美兩國具有代表性的瀕海作戰艦艇同時出現,可謂不僅是地理上的巧合,更是兩種截然不同的海上作戰理念的現實碰撞。

在300米間距內,中美兩國具有代表性的瀕海作戰艦艇同時出現,可謂不僅是地理上的巧合,更是兩種截然不同的海上作戰理念的現實碰撞。

在300米間距內,中美兩國具有代表性的瀕海作戰艦艇同時出現,可謂不僅是地理上的巧合,更是兩種截然不同的海上作戰理念的現實碰撞,標誌著南海地區已正式成為大國力量直接交鋒的前沿陣地。

此次美軍派遣作戰艦艇駛入雲壤基地,其核心目的在於借助外交途徑,達成「實地驗證」。自2020年柬埔寨方面拆除美資建築,並接受中方協助對基地進行擴建以來,美國一直通過衛星影像和外交言辭,表達對雲壤基地「排他性使用」的憂慮。

此次美軍派遣作戰艦艇駛入雲壤基地,其核心目的在於借助外交途徑,達成「實地驗證」。

此次美軍派遣作戰艦艇駛入雲壤基地,其核心目的在於借助外交途徑,達成「實地驗證」。

美軍此次行動的潛在意圖,是以期運用社交媒體開展信息戰。在「辛辛那提」號抵達之前,相關海事跟蹤帳號已在網路上,對該艦的航跡進行了高頻率的更新。這種公開化的展示旨在向東盟其他國家釋放信號:即便處於中國深度參與南海地區基礎設施建設的敏感節點,美軍依舊擁有進入權和行動自由。這種信號對於那些在南海問題上持觀望態度的周邊國家,具有極強的心理暗示效應。

去年,柬埔寨雲壤海軍基地先後接待了多個國家的海軍艦艇:日本海上自衛隊和澳洲皇家海軍艦艇也曾相繼停靠雲壤。日本與澳洲作為美國在亞太地區的核心盟友,其艦艇率先抵達雲壤的表現,客觀上起到了「試探」和「鋪墊」的作用。通過這些盟友國家艦艇的訪問,柬埔寨政府在兩難境地之中,只能傳遞出「雲壤基地並非由中方完全主導或排他性使用的「軍事禁區」,而是向所有主權國家開放的軍事區域」的相關訊號。

美軍的此次行動,對於那些在南海問題上持觀望態度的周邊國家,具有極強的心理暗示效應。

美軍的此次行動,對於那些在南海問題上持觀望態度的周邊國家,具有極強的心理暗示效應。

從地緣政治角度分析,雲壤基地位於泰國灣的關鍵位置,毗鄰西哈努克省,掌控著進入馬六甲海峽的側翼航道。對於中國海軍而言,056A型護衛艦在此地的常態化部署,利於極大拓展中國對南海西南邊緣海域的態勢感知能力;而美軍通過派遣具備隱身特性且航速極快的LCS艦艇,以期在由中方佔據設施優勢的南海區域,展現出隨時能夠「靈活介入」的能力。就此而言,美方的戰術邏輯可謂十分明晰,即向外界傳達出:即便雲壤基地由中方擴建,且長期駐有中方戰艦,但美軍依然能夠通過類似的外交訪問和戰術靠泊,將基地轉變為軍事「共用據點」,進而抵消中方的戰略收益。

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