飛翼的起源

從1903年萊特兄弟放飛了人類第一架飛機之後，當時的主要工業國就都開始了自己的飛行器研究。這個時候各國主要都不約而同的選擇了類似的構型，即前部有一對主翼，後部又一對尾翼的常規布局。

實際上主翼才是承擔大部分翼載荷的，要這個尾翼幹什麼用呢？原來，飛機的升力中心和重心往往是不重合的。由於這時候飛機主要重量在發動機上了，重力是靠前的，也就是在升力中心之前，這就帶來一個問題，飛機在飛行的時候會產生低頭力矩，讓飛機進入俯衝狀態，這顯然是很危險的，為了解決這個問題，普遍的解決方案是拉長機身，在機身尾部增加一對尾翼，可以用鋼絲繩的抽拉來控制，讓這對尾翼產生負升力來配平。當合力矩為0時，飛機就可以平飛了。

但這樣的設計，讓機身的一半的長度都是被「浪費」掉的。這部分機身並不能用於載重，而且尾翼的存在增加了額外阻力，還要產生一個負升力，使飛機的升力係數變低。有沒有解決方案呢？20世紀初人才濟濟的德國給出了肯定的答案，那就是利用飛翼（fly wing）構型，將飛機的機身融合到機翼中；這樣飛機的升力係數不僅大大增加，還可以讓重心後移，在一定程度上解決了配平問題。1910年，德國航空發明家胡戈·容克斯提交了人類第一個飛翼滑翔機專利。飛翼構一個擁有巨大機翼的飛行器，機翼需要做的比較厚，並且與機身相融合，這樣機身也變成機翼的一部分。這種構型的好處就是升力很大，因此天然可以獲得很高的載重和航程。1915年，容克斯的Junkers J.1被製造出來，這也是第一個飛翼飛機的雛形；到了1919年，容克斯構想了一種大型的民用載客機——JG1，他的構想是利用厚厚的飛翼作為客艙容納客人，但因為德國戰敗的關係，這種飛機超出了條約限制的尺寸。容克斯還設想了一種「未來派」飛翼客機，一次可以載客1000人。雖然這種構想在當時的技術條件下不可能實現，但不得不說容克斯是個天才和預言家，100年以後的波音X48B概念客機採用的就是飛翼構型，載客量同樣設定的是1000人。

飛翼的早期發展

雖然容克的「未來派」未能造出來，但容克斯的公司還是在20年代繼續了飛翼客機的研究，並在1929推出了第一種飛翼客機Junkers G.38,載客34人。

受到容克斯的啟發，這個時候的蘇聯和美國也開始了自己的飛翼飛行器研究。蘇聯最早展開飛翼構型的是鮑里斯·伊萬諾維奇·切拉諾夫斯基。他在1924-1926年期間研製出了人類第一種無尾翼的飛翼構型——BICh-1，BICh-2，BICh-3。BICh-3翼展9米，長3.5米，並不具備載客能力，而且由於只有一個單垂尾作為控制舵面，也遇到了飛行穩定性的問題。

到了1930年代，蘇聯的飛機設計師加里寧·康斯坦丁開始研製了一款更為龐大的飛行器。收到飛翼載重量大的啟發，他也希望能夠設計一款可以載客數十人的洲際客機。在得到了官方的支持下，康斯坦丁設計了一種擁有7台發動機驅動的龐然大物——K-7轟炸機/運輸機。K-7的機翼厚達2米，翼展達到了53米；可以裝12個炮塔，還可以攜帶16噸彈藥，或者128名乘客或112名全副武裝的傘兵。可以說是不折不扣的空中堡壘。這種飛機僅製造了幾架原型機，在1933年的試飛過程中遭遇事故，15名機組人員喪生。究其根本，這種飛機尺寸實在太大了，會遇到結構顫振和發動機共振的嚴重問題，一直沒發解決。1935年，該項目被取消，加里寧本人也遭受到了牢獄之災。其實這款飛機還是設計上過於粗糙，當時的蘇聯航空設計水平和工藝都無法與德國和美國相比，失敗是必然的。

雖然蘇聯的飛翼研究未獲得成功，但其在無尾翼布局的飛翼構型上算是開創了一個先河，讓德國和美國的航空設計師們大受啟發。美國的飛翼飛行器研究是從1920年代末開始的。航空先驅傑克·諾斯羅普於1929年首次試飛了他們的飛翼構型的X-216H，這款飛機僅用來驗證，因此簡陋的連座艙玻璃都沒有。緊接著，到了1939年，諾斯羅普又開發出了一款帶有實用功能的飛翼飛行器N1M。這款飛機的設計看起來較為成熟，採用了後緣的襟副翼+擾流板控制俯仰和偏航，兩台發動機放置在機翼後部。這款飛機受到德國肖特兄弟的啟發，取消了尾翼。從控制舵面上看和後來諾斯羅普公司在80年代開發的B2已經相差無幾，不得不說真是超前的設計。1941年，美國空軍提出了一種遠程轟炸機的需求，要求航程可以達到16000km，載彈量4500kg，以防止英國被占領後美國無轟炸機能夠執行戰略轟炸任務。在這次競標中諾斯羅普的XB-35和常規布局的XB-36展開了競爭。諾斯羅普採用了1/3比例的驗證機模型N9M來進行驗證，而完全體X-35B實際上是採用4台發動機的設計，尺寸也要大得多。儘管XB-35理論上更快更遠，但因為軍方信不過，最終更加靠譜的XB-36贏得了競標，這就是B-36和平使者式轟炸機。然而此時已經是1946年，戰爭早已經結束。

到了二戰末期，擁有豐富飛翼飛行器研發經驗的德國人推出了一款造型怪異的噴氣式轟炸機，Horton go.229。這款飛翼構型的轟炸機不論是其飛翼造型，進氣口和尾噴口的屏蔽設計，還是碳質吸波材料和弱介電常數的蒙皮（木質）都可以證明這是一款專門優化過的低雷達反射介面的飛機。這也是已知最早的隱身設計。

戰後飛翼的發展

諾斯羅普的XB-35飛翼轟炸機沒有趕上二戰，直到1946年才開始首飛，首飛時的XB-35可以達到6400km的最大航程，但噴氣版本的航程則要腰斬到一半。到了1949年，2架X-35原型機已經先後墜毀。儘管後來X-35B項目被取消，但美國空軍還是對飛翼轟炸機表現出了濃厚的興趣，並且希望諾斯羅普能夠繼續發展飛翼轟炸機。於是在XB-35驗證機基礎上繼續發展，這就是YB-35原型機和YB-49原型機（噴氣版本）。

早期的X/YB-35使用了4台槳葉對旋的發動機，這樣可以獲得更高的推力，然而隨後的試飛就遇到了振動太強的問題，最後不得不取消，採用常規的螺旋槳。

意識到螺旋槳飛機將被迅速淘汰，美國空軍做了兩首準備，在XB-35基礎上發展出了YB-49噴氣式轟炸機。YB-49採用了8台渦輪噴氣發動機，這主要是因為當時的噴氣式飛機推力比較弱雞。由於飛行速度比YB-35高得多，飛行穩定性已經成為了主要問題，YB-49在機身上增加了4個翼刀，並在尾部沿著垂直向上的方向拉出4個垂直尾翼。試飛員在YB-49上飛行了所有失速測試科目。然而這款飛機的過載能力很差，一次測試中飛行員將過載拉到4.8G時引發了墜毀事故。另一次測試中降落時前起落架的輪子突然爆開，由於此時油箱是滿的，事故引發了大火。種種的不靠譜加上YB-49航程上的弱雞能力（不論是YB-35還是YB-49都只能過不了蘇聯的烏拉爾山），最終美軍取消了30架YB-49訂單，飛翼方案也被徹底打入冷宮，束之高閣。

飛翼和物理衍射理論結合的威力

在1962年，蘇聯的一位名不見經傳的科學家烏菲姆謝夫提出了一個理論，叫物理衍射理論（Physical Theory of Diffraction，PTD），這個理論的核心內容物體對雷達電磁波的反射強度和物體的尺寸大小無關，只和邊緣波的電流強度有關，通過對邊緣電流的積分可以得出一個物體的雷達反射截面。根據這個物理方程模型，可以計算任何構型飛行器的RCS值。

然而由於蘇聯這邊未對該理論有足夠的重視，因此被束之高閣。然而牆裡開花牆外香，70年代該理論漂洋過海後，被洛克希德·馬丁臭鼬工廠的工程師丹尼斯·奧瓦霍塞發現。受該理論的啟發，丹尼斯發現原來複雜外形的物體雷達散射場可以用鏡面反射場加邊緣電流的總效應表示的，這提供了一種有效的RCS計算方法。

臭鼬工廠根據PTD理論設計出了一種程序，可用來計算RCS最小的飛行器外形。但由於當時超級計算機浮點運算能力實在太捉急了，只能設計出由有限多個三角形組成的飛機外形（想想3D遊戲剛出來的時候是不是也是多邊形的？）。這個工程上的成果在1977年被直接應用到了世界上第一款真正的隱形驗證機——海弗蘭驗證機上。隨著海弗蘭驗證機的成功，該成果應用到了一款隱身轟炸機上，這就是F-117隱形轟炸機。

F117採用的多邊形和鋸齒型邊緣設計加較大後掠角的飛翼式設計，可以將雷達波散射到特定幾個方向，而機頭方向上可以保證RCS非常小（0.0001～0.01平方米）。採用傾斜雙垂尾，可以將側面射來的雷達波偏轉到其他方向，不會被接收機接收；此外採用完全內置的武器，即所有武器放在彈倉中，以免武器彈藥和掛架影響到隱身性。這是戰後飛翼式布局飛機首次服役，也是首次獲得的如此大的成功。原因就在於飛翼和PTD理論指導下的隱身設計的有機結合，讓隱身轟炸機大放異彩。

在F117的設計獲得巨大成功後，嘗到甜頭的美國並未停止開發更新的隱身轟炸機。因為雖然F-117隱身性能不錯，但它的載彈量和航程太弱雞了，只能算一款戰術轟炸機或者攻擊機，仍不具備戰略打擊能力。新的隱身戰略轟炸機於1980年代開啟。這次，由美國飛翼技術的始祖，擁有幾十年飛翼研發經驗的諾斯羅普公司操刀設計。這就是B-2轟炸機。B2沿用了類似YB-35度飛翼構型，並採用翼身融合和更加光滑過度的外形，以此優化氣動外形和隱身性能。此時由於飛控技術的進步，在驗證機「高級珍珠」的基礎上，諾斯羅普採取了更為激進的設計——去掉了翼刀垂尾。這讓整個飛機看起來沒有任何一個突兀的點。B2僅使用機翼上襟副翼，擾流板，阻力舵以及兩個發動機的差動來控制機身的航向偏轉和滾轉機動。由於以上的改進，B-2的隱身在全方向上做的都比較好。

B-2轟炸機不加油最大航程達到了1.2萬公里，最大起飛重量達170.6噸，兩個內置彈艙可以攜帶25噸的彈藥（16枚AGM-129）。這是一款真正意義上的隱身戰略轟炸機。

蘇聯/俄羅斯的飛翼布局發展

在冷戰兩大陣營的的另一極——蘇聯，在戰後也開始了飛翼布局的研究。之前提到的切拉諾夫斯基，將自己一生的熱情都投入到了飛翼布局上的研究。在戰後，切拉諾夫斯基再次設計了一種飛翼戰鬥機——BICh-26，該飛機採用噴氣式發動機推進，採用機頭兩側進氣，屬於一種輕型戰鬥機。這個設計今天看也不算落伍，可惜到1960年切拉諾夫斯基去世，也沒有完成這個設計。

1947年，蘇聯科學家切特韋里科夫開始了他的飛翼飛行器的驗證項目——RK1。這次不是想加里寧·康斯坦丁那樣的草莽設計了，此時的蘇聯在航空工業上已經有了長足進步。RK1在翼尖採用了翼梢小翼，上彎的小翼可以避免翼下高壓氣流翼上流動形成翼尖渦流。由於這種渦流會減少機翼的升力，翼梢小翼的增加可以有效增加飛機的升力。同時還可以起到增穩的作用，使飛機不易發生偏航。這種設計如今已經應用到了大型客機上，然而1947年就採用這樣的設計，還是非常超前的。

RK1之後，蘇聯長時間中斷了飛翼的設計。直到10年後的1957年，這次蘇聯來了票大的。這就是DSB-LK轟炸機，人類有史以來最瘋狂的轟炸機設計。這款飛機的設計指標是最大起飛重量達500噸，可攜帶15噸的核炸彈，飛行速度2-4馬赫，升限35000米。這一指標遠遠超出了蘇聯當時的技術水平，也遠遠超出了當時人類的技術水平。也許一百年後的某一天，這個方案能夠被實現。。。總之，DSK-LK的毫無意外的失敗了，連同這個方案一起被打入冷宮的，還有飛翼布局。

之後蘇聯就沒怎麼碰過飛翼布局了。直到蘇聯解體後，俄羅斯在近些年參考美國的B-2轟炸機，重新提出了自己的飛翼布局隱身轟炸機——PAKDA，這已經是2008年了。PAKDA採用了翼身融合的設計，但是機頭和機翼的後掠角很大，這明顯是考慮了超音速突防能力。從CG圖上看，這款飛機的機翼似乎是可變後掠翼的，這和圖-160白天鵝轟炸機是相同的。這款飛機看起來前窄後寬，與一般的飛機設計有很大不同，應該是採用了至少4台發動機來推進。隱身+超音速突防的設計，可以讓PAKDA較B2還有很大的突防優勢。只是這款飛機從未露過面，俄羅斯似乎還沒有造出原型機；考慮到俄羅斯這些年連複製一架圖-160都是相當飛機，這款叼炸天的轟炸機真正服役，就不知道要到什麼時候了。

以上，就是飛翼飛行器的簡史，喜歡的話請多多點贊留言。