前段時間，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模型。

JetZero公司提出的設計方案名為“Z-5”，采用的是“翼身融合體飛機”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，并為取代C-17等戰(zhàn)略運輸機提供更多選擇。

那么，翼身融合飛機有哪些方面優(yōu)勢？其應用前景如何？請看本文解讀。

未來翼身融合飛機——

從圖紙走向現(xiàn)實還有多遠

■李由之

采用早期翼身融合設計布局的圖-160戰(zhàn)機。 資料照片

優(yōu)勢獨特，引發(fā)各國研究熱潮

早在20世紀60年代，一些飛機設計師開始探索翼身融合概念。翼身融合，重在融合。這種概念將機翼和機身作為一個整體設計，即融合式布局。

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

傳統(tǒng)主流戰(zhàn)機的構(gòu)型，主要由搭載載荷的機身和提供升力的機翼構(gòu)成，這種設計構(gòu)型受力集中，結(jié)構(gòu)重量和氣動阻力大。而翼身融合飛機的機身與機翼圓滑過渡，阻力大幅降低，機動性明顯增強。

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

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

近年來，翼身融合概念一度成為全球航空領(lǐng)域的熱點，受到各國科研機構(gòu)的追捧。英國BAE系統(tǒng)公司此前研發(fā)的隱身無人機MAGMA，其外形采用翼身融合設計布局，舍棄了所有的控制面，僅依靠噴氣發(fā)動機的排氣控制姿態(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合作，研發(fā)出Flying-V翼身融合概念驗證機。該方案采用V型設計，將客艙和燃料艙都放在機翼里，其燃油效率和氣動效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)飛機。

憑借氣動性能好、結(jié)構(gòu)重量輕、油耗低、可用空間大等方面優(yōu)勢，翼身融合飛機受到廣泛關(guān)注，各國也不斷加大投入力度，進行翼身融合技術(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。但要實現(xiàn)成果孵化運用，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。

氣動布局設計復雜。翼身融合飛機的外形決定其氣動設計將更加復雜。通常情況下，翼身融合飛機翼展尺寸較長、中央機身段尺寸緊湊，導致其抗側(cè)風能力較差。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。由于機身和機翼的融合，科研人員需要精準計算飛機的重心位置，重新設計飛行控制系統(tǒng)和配套軟件，以確保飛機在飛行狀態(tài)下的平衡。同樣棘手的還有艙內(nèi)布局。短而寬的客艙，會使接近機翼兩側(cè)的乘員感受到更強烈的飛機傾斜姿態(tài)。此外，應急疏散系統(tǒng)設計、空間利用效率等問題都需要解決。

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

配套設施投資高。如何高效維護保養(yǎng)飛機？如何改造與其配套的機場設施？這些也是需要解決的技術(shù)難題。機體結(jié)構(gòu)的變化，使機場滑行跑道寬度、發(fā)動機維修等方面要進行相應調(diào)整，輔助設備投資費用同樣高昂。從適航性來看，翼身融合飛機可能需要面臨新的適航標準和要求。這需要飛機制造商和航空公司、監(jiān)管機構(gòu)等各方密切合作攻關(guān)，進行大量研究和測試。在此階段，需要不斷改進優(yōu)化，周期拉長所面臨的風險代價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研發(fā)已經(jīng)積累了大量關(guān)鍵數(shù)據(jù)和試驗資料，但要達到適航標準并不容易。面對諸多技術(shù)難題，翼身融合飛機在軍事和民用航空領(lǐng)域的應用普及依然前路漫漫。

與傳統(tǒng)飛機競爭，翼身融合飛機能否蹚出新路

翼身融合飛機的出現(xiàn)，或許為未來戰(zhàn)機設計闖出了一條新路。雖然美空軍對翼身融合飛機持樂觀態(tài)度，但傳統(tǒng)飛機依然憑借自身優(yōu)勢占據(jù)主導地位。

經(jīng)過多年發(fā)展和不斷改進，傳統(tǒng)飛機已經(jīng)形成了相對成熟的設計和制造體系，技術(shù)可靠性和穩(wěn)定性也得到了廣泛驗證。比如，傳統(tǒng)飛機便于分段制造，規(guī)則的機身容易進行加長、縮短處理，以適應不同領(lǐng)域需要。傳統(tǒng)飛機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，這給翼身融合飛機的推廣造成很大挑戰(zhàn)。

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

翼身融合飛機雖然有氣動性能好、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)和試驗驗證。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，這筆賬是否劃算有待考量。

說到底，成本問題是傳統(tǒng)飛機的優(yōu)勢所在，也是擺在翼身融合飛機面前的“攔路虎”。制造一款新飛機通常分為研發(fā)成本、制造成本和維護成本。從研發(fā)成本看，翼身融合飛機相比傳統(tǒng)飛機的積累經(jīng)驗較少，需要投入更多的研發(fā)周期、高精尖人才和先進設備。從制造成本看，制造翼身融合飛機要有高精度的設備、更多的手工制造和定制化生產(chǎn)，將會進一步增加成本投入。從維護成本看，有了先進的技術(shù)和設計，就需要引進與之配套的維護設備、技術(shù)人員以及更復雜的維修程序。

可以說，翼身融合飛機既有廣闊的應用前景，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)飛機的競爭中實現(xiàn)突圍，翼身融合飛機必須在控制成本、制造材料等方面進行最優(yōu)化選擇。

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