前幾天成飛和沈飛都試飛了最新的型號，網(wǎng)上也一片喝彩。粉絲也讓W君說一下沈飛和成飛的兩架新機到底哪里好。前幾天寫了這個《大膽！美國都沒敢用的“λ形”翼，沈飛怎么就敢用到“六代”機上》在沈飛的新機上十分大膽的使用了“λ形”翼，這是沈飛的亮點，這種翼形本身就是對航程的極大加持。不過還是因為目前的信息太少，咱們就不能做過多的分析了。

那么成飛的新機呢？又有哪些技術突破呢？有很多人說成飛的新機沒有垂尾，是我們第一個實現(xiàn)的六代機。這句話咱們先存疑問，畢竟“沈機”咱們雖然沒有太多圖片，但大概率也是沒有垂尾的。這件事就別單獨的拿來說事情了。

有沒有垂尾并不能完全去用來劃分戰(zhàn)斗機的代次，因此在這種情況下，W君更傾向的給所謂的“六代機”前面加一個“疑似”，畢竟沒太多的資料咱們也不好多說太多臆斷的事情。

那么“成機”牛在哪里？飛控！

很多小伙伴們就會覺得W君又在講廢話了，畢竟“飛控?！笔莻€共識，如果不“?！钡脑?，干嘛取消垂尾。那么咱們再深入一點點，為什么取消了垂尾的飛控就“?！绷四?？這種事情的答案在很多尬吹咱們六代機的小視頻里就很難找到了。

今天咱們就開始講講這個問題。

其實第一架飛機在設計的時候就沒有安裝垂尾，并且還是鴨式布局。

在萊特兄弟發(fā)明飛機的過程中并沒有把飛機一下子設計得可以依靠自身的動力飛行，而是先設計出了一些滑翔機的原型。在大部分設計中滑翔機是上面照片的樣子，前面一個前翼，后面安置一組主翼，人趴在飛機的氣動中心位置上。

這樣的結構在很小的空氣流動下就可以獲得足夠升力讓飛機離開地面。有了這種設計再加一個發(fā)動機就可以讓飛機獲得動力自主飛行了。當年萊特兄弟的路子是正確的，但現(xiàn)實是殘酷的，因為世界上至今為止都沒有絕對剛性的材料（此處應該劃重點），以至于這種飛機的設計屬于理論上能飛，實際上也能飛——但是一個無法控制的垃圾產(chǎn)物。

到這里就會有人問了，和萊特兄弟的滑翔機類似的柔軟也沒有什么剛性的三角翼為什么能控制呢？

無動力三角翼本身雖然沒有控制機構，但是可以依靠乘員在控制桿做出前推后拉的動作改變自身在三角翼飛行器上的重心迫使三角翼完成俯仰，同時也可以在操縱干上左右橫向移動改變三角翼飛行器的軸向重心的位置，使三角翼可以左轉右轉。在大部分操作過程中甚至不需要做出大幅度的移動，只要扭動身體就可以達到控制效果。

而萊特兄弟的設計是有一個固定的乘員艙的。人不能靠大范圍的移動操控飛機。所以當年萊特兄弟就想了一個辦法——依靠副翼來改變飛機飛行的方向。

副翼一般安裝在主翼外側，通過改變角度讓飛機獲得滾轉的力矩。飛機轉彎的時候其實壓根機尾的方向舵的作用就不大，尤其是迅速轉彎的時候更不用指望方向舵了。

通常是在副翼的作用下先翻轉機身，然后拉升降舵，這樣一架飛機就可以在坡度下迅速轉彎。但理想很美好現(xiàn)實很骨感的時候就是飛機的機翼不是剛性的。即便是現(xiàn)在的材料也不可避免機翼在氣流作用下的彎曲。

沒錯，機翼是“軟”的。在打開副翼后，飛機的機翼實際上就受力不均勻了，會發(fā)生扭曲。這時候機翼的迎角就會變化導致左右兩翼的出現(xiàn)升力差，這個升力差嚴重的時候會使飛機向相反的方向滾動。

于是安裝了垂尾，來修正這個偏差，實際上，飛機的機尾結構要比很多人想象的復雜得多，垂尾的更大部分叫做垂直安定面，而用來做水平轉向的方向舵只是垂尾系統(tǒng)的一個小部分。

按照航空史來說，其實方向舵也是在垂尾建立起來后“順帶著”安裝到垂尾上的一個附加品。

實際上，人類在制造飛機以后，就在不斷的想辦法消除掉垂尾。

盡管垂尾解決了傳統(tǒng)飛行器的很多問題，但它帶來的缺點同樣明顯。垂尾作為現(xiàn)代戰(zhàn)機的一項關鍵設計，盡管提供了方向穩(wěn)定性，但在隱身性能方面卻成為了一大短板。由于垂尾的直立結構，雷達波在戰(zhàn)機的側向和正背面極易形成強烈反射，這對于講求隱身能力的第五代和第六代戰(zhàn)機而言是難以忽視的問題。在如今隱身需求日益重要的時代，取消垂尾成為提升全方位隱身性能的一項必要手段。

此外，垂尾在氣動效率方面也存在一定局限性。作為附加的氣動表面，垂尾不可避免地增加了飛機的整體阻力，尤其在高速飛行中，這種阻力會顯著影響戰(zhàn)機的性能。相較之下，無垂尾設計通過優(yōu)化氣動布局，有效降低空氣阻力，從而提升戰(zhàn)機的巡航速度和燃油效率，為戰(zhàn)機執(zhí)行遠程任務或高強度作戰(zhàn)提供了更大的潛力。

從歷史上來看，無尾的設計要比很多人想象的早得多。早在1905年，也就是萊特兄弟第一次飛上天的兩年后英國人鄧恩就開發(fā)設計了一款叫做鄧恩 D.5的無尾飛機。

雖然說雙翼機的結構再加上垂直擋板的設計有點取巧，但這是人類歷史上第一架采用無尾設計的飛翼布局飛機。不過要注意的是這塊擋板叫做“端板翼”用途并不是做垂直安定而是為了防止翼尖氣流對副翼的運作的負面影響。

在此后幾年里，鄧恩還發(fā)展了 D.6、D.7這些型號的飛翼機。

多一嘴，鄧恩是英國航空史上一個很重要的人物，門徒很多，他奠定了英國航空幾十年年來追求功能第一而不注重外觀的怪異現(xiàn)象。如果我們看到一架英國飛機很奇怪，那么它的主要設計師一定是和鄧恩有些淵源的。

另一方面就是德國人，德國有兩支，第一支是利皮施這哥們在二戰(zhàn)的時候并不得志，他設計的無尾機只造出的原型機，但是并沒有真正投入使用。

但這個哥們在二戰(zhàn)后混的風生水起，跑到瑞典設計了一款叫做“龍”式的戰(zhàn)斗機，也奠定了瑞典Saab至今的設計思路。

另一個德國人則是霍頓兄弟了，制造了真正意義上的飛翼機不過也沒有來得及投入實戰(zhàn)。

這架飛機的原型機被美國繳獲，以至于很多人說現(xiàn)在的B-2是在Ho-229的基礎上研制的。但是這里W君得為諾斯羅普說句話。這是一個謠言，約翰·諾斯羅普早在1926年就開始飛翼設計，到了1940年代初就已經(jīng)完成了XP-56“黑子彈”

和XB-35的設計。

至于納粹的那個噴氣式飛翼和諾斯羅普的關系就不那么大了。在1952年，因為美軍需求降低和一系列丟針對于諾斯羅普的政治報復打擊，諾斯羅普公司丟掉了訂單不得不拆除了正在研發(fā)的YB-49轟炸機，老頭也就只好在57歲正當年的時候割裂了和諾斯羅普的所有關系提前退休了。那時候其實諾斯羅普已經(jīng)建立了一個XB-49的機隊。

如果沒有這層事情，其實美國會比現(xiàn)在更早制造出B-2，直到1979年老頭快去世的時候，約翰·諾斯羅普受邀訪問諾斯羅普的機敏辦公室，才發(fā)現(xiàn)，美軍兜兜轉轉的又想回到飛翼的路子上去。

其實這件事就是美軍自己內卷整活，讓飛翼式轟炸機足足晚出現(xiàn)了半個世紀。

好了，到這里，大家應該對無尾機了解的7788了。從這里之后還有一些無尾機的方案，例如麥克唐納-道格拉斯的A-12攻擊機。

無一例外的都下馬了。直到B-2再次出現(xiàn)，大家才真正想起來有無尾機這回事。為什么從1906年到到1997年這91年的時間里“無尾”一直在趴窩呢？

其實原因很簡單也很復雜，簡單到可以歸納成一句話——“飛控技術不成熟”。以至于即便是1997年首飛的B-2也難以作為高機動性戰(zhàn)機使用。而是作為對機動性要求不高的轟炸機來實現(xiàn)。前面說的A-12的方案，雖然麥克唐納-道格拉斯得到了諾斯羅普的真?zhèn)鳎矡o法在當時的技術方案下承載無尾機對機動性的要求被迫下馬。

那么無尾機的控制很難嗎？

我們來看B-2，在這架上一共用了9套氣動控制面來對B-2的飛行進行控制。

如果我們結合發(fā)動機推力控制則需要下面的這組方程來對B-2的飛行進行控制：

簡單的說一下，q、p、r是衡量飛機飛行的四個輸出矢量，分別為俯仰角速度、偏航角速度和滾轉角速度。再有就是四組機翼面的變量 也就是內側升降副翼的偏轉角、中間升降副翼的偏轉角、外側升降副翼的偏轉角以及分裂式方向舵的偏轉角，再加上一個發(fā)動機的推力差，這些是輸入值，另外還有三個方向上的干擾量，迎角的變化速率、滾轉角的變化速率和速度V。

再加上系數(shù) A：控制輸入到角速度的影響矩陣，以及B：外部干擾到角速度的影響矩陣，這樣我們就可以形成一個B-2飛行器的基本穩(wěn)定控制方程。當飛行員推桿拉桿、改變飛機的姿態(tài)控制和發(fā)動機推力的時候，這個方程要進行解算去維持B-2轟炸機的穩(wěn)定性?？此撇浑y對吧，那么我們和普通的飛機的控制方程來對比：

你會發(fā)現(xiàn)B-2的控制方程多了幾個項目，在線性矩陣中多一個項目，計算的難度大一個指數(shù)級別。同時，因為B-2本身沒有從物理上負責穩(wěn)定的垂尾，實際上輸入值的變化范圍就更大了。

昨天的文章在討論到韋神的N-S方程的時候提到了一個偏微分方程奇點的問題，在線形解的過程中會有地方出現(xiàn)不可思議的答案，這個點在解題的時候叫做“爆炸”（blow-up）出現(xiàn)這種情況數(shù)值會發(fā)散或者失控——這是數(shù)學概念，在工程系的真正應用的過程中會向控制系統(tǒng)輸出錯誤的信號。

2008年一架B-2轟炸因為大氣傳感器的一個探測管路結冰，導致了這架B-2的飛控系統(tǒng)解算失敗向控制面發(fā)出了過量信號導致了外側的副翼翻轉飽和，簡單的說就是一邊的副翼角度打到頭了。

于是這架B-2在起飛后迅速墜毀成了跑道上的一堆殘骸。

2008年這架B-2所面臨的問題其實是所有的無尾機都不可避免的問題，為了防止控制方程爆炸，通常的角度就是降低飛機的飛行姿態(tài)，嚴格限制飛機在包線內飛行。這樣就可以降低控制量的耦合度。因此，B-2這樣的飛翼布局多個控制面的飛機就被做成了轟炸機。

但是如果是戰(zhàn)斗機呢？

這樣說當W君看到這張照片的時候心里的一個關鍵字是——夠“囂張”的?。?/p>

很多自媒體會數(shù)發(fā)動機數(shù)量，但是這張圖給我們看到了動作筒，這架飛機每邊五個動作筒，副翼兩組分裂翼外帶內部三個動作筒聯(lián)合控制的升降翼面，其次才是發(fā)動機“疑似”三臺。

為什么囂張？兩個分裂副翼可以打開且成不同角度，沒個副翼面上有四個控制量，這不是在航空工程上用多段翼面降低傳動系統(tǒng)壓力的做法而是切切實實的獨立操控機構。

目前這張圖：

W君不覺得是真正的戰(zhàn)機照片，更像是網(wǎng)友或者軍迷的創(chuàng)作，所以咱們就只好用“疑似”三臺發(fā)動機來定性了，同時，如果這張圖代表真實情況的話，大概率不是矢量發(fā)動機。即便如此，我們要知道戰(zhàn)斗機的飛行包線要遠大于一架轟炸機。所以它的控制公式應該是這樣子的：

其實這個控制方程僅僅從規(guī)模上看要比B-2的方程規(guī)模大了7-8倍，同時，這架飛機閉著眼說飛行包線也要比B-2更大，具有更高的飛行高度范圍，同時也有更大的飛行速度范圍，其實再加上這些的話，本身的計算規(guī)模就要比B-2的飛控再大一個數(shù)量級了。

數(shù)學，如果只在紙面上那么依舊只是一個夢，關鍵還是要看實現(xiàn)。這里面就有一個新興產(chǎn)業(yè)在航空控制中的應用，也就是ASIC（特殊應用集成電路），也叫做預編程集成電路，和普通的CPU不一樣的是，這種電路本身經(jīng)過仿真器預制了線形性方程的解算單元。雖然不能像CPU一樣有通用性但是可以瞬間解析出線性控制方程。

2024年12月，美國商務部工業(yè)與安全局（BIS）修訂并公布了對中國半導體出口管制措施新規(guī)則《出口管制條例》（EAR），將140家中國半導體相關公司列入“實體清單”，其中就有大量具備ASIC開發(fā)能力的企業(yè)。不過對咱們影響其實并不大，這就和ASIC的特性有關聯(lián)了。這是專用芯片，在初期設計后可以形成芯片掩模，簡單的雕刻和流片就可以工作。

我們的某生產(chǎn)廠目前蝕刻等級達到了35納米，目前也在向25納米演進。雖然說比消費電子的7納米或者3納米工藝看似要落后，但是由于沒有通用需求這種工藝等級應付我們的計算算是足夠了。而且并不需要太大的生產(chǎn)規(guī)模，一年幾百平也就足夠了。

一個小型的實驗室車間就可以完成大部分芯片制造過程。

之所以可以這樣做，一方面是因為我們在前期積累了大量的研究結果和試驗數(shù)據(jù)。另一方面是我們的真正的核心產(chǎn)業(yè)已經(jīng)可以實現(xiàn)自給自足。即便被美國限制了一些企業(yè)，但大部分僅僅到粗加工的范疇，真正的核心軍工其實并不會收到太大的影響。

實際上我們的控制方程要遠比現(xiàn)在列出來的更復雜。當我們看到我們自己的天空上飛起“沒有垂尾”的戰(zhàn)斗機，真正令人震撼的，不僅僅是外形的突破，而是背后隱藏的技術實力和工業(yè)體系的強大支撐。從飛控算法到材料工藝，從ASIC芯片的自主研發(fā)到整個生產(chǎn)鏈的協(xié)同，所有的這一切不僅是為了讓飛機在天空中飛得更穩(wěn)、更快、更隱身，更是中國軍工在國際科技封鎖下的一次自我證明。

這些新機的誕生，是航空工業(yè)的里程碑，更是國家綜合實力的象征。沒有一個零部件是孤立的，每一塊材料、每一個芯片，都承載著無數(shù)工程師的智慧與堅持。而這樣的堅持，正是我們能在激烈的國際競爭中站穩(wěn)腳跟、開創(chuàng)未來的基石。

所以，當我們抬頭看向天空中這些掠過的剪影時，真正值得感慨的，不僅是那些優(yōu)美的機翼曲線，更是它背后所蘊藏的創(chuàng)新精神與民族力量。這不是一場單純的技術革命，而是一次在復雜國際環(huán)境中對自身價值的再確認。未來，屬于那些敢于突破、敢于追夢的人，更屬于那些能夠將夢想化為現(xiàn)實的民族。