未来翼身融合飞机——从图纸走向现实还有多远

前段时间，在新加坡航展上，美国JetZero公司公开展示了正在研制的翼身融合飞机模型。

JetZero公司提出的设计方案名为“Z-5”，采用的是“翼身融合体飞机”构型，外形类似海洋中的蝠鲼，翼展约60米且没有尾翼。之所以选择翼身融合飞机构型，是考虑到这种构型隐身性好，且拥有更大升力和内部空间。

值得注意的是，此次翼身融合飞机研发，采取由民用技术向军用领域转化的模式，使其有望未来接替KC-46成为美军新一代加油机，并为取代C-17等战略运输机提供更多选择。

那么，翼身融合飞机有哪些方面优势？其应用前景如何？请看本文解读。

未来翼身融合飞机——

从图纸走向现实还有多远

■李由之

采用早期翼身融合设计布局的图-160战机。 资料照片

优势独特，引发各国研究热潮

早在20世纪60年代，一些飞机设计师开始探索翼身融合概念。翼身融合，重在融合。这种概念将机翼和机身作为一个整体设计，即融合式布局。

翼身融合概念很快应用于实践，20世纪70年代苏联研制的米格-29战机、美国的F-16战机均采用了机身和边角翼融合设计，以获得更好的气动性能。此外，苏联图-160轰炸机、美国B-1B轰炸机的总体气动布局也十分相似，这些战机通过翼身融合设计，有效提高飞行效益。

传统主流战机的构型，主要由搭载载荷的机身和提供升力的机翼构成，这种设计构型受力集中，结构重量和气动阻力大。而翼身融合飞机的机身与机翼圆滑过渡，阻力大幅降低，机动性明显增强。

20世纪90年代，B-2轰炸机研制成功，翼身融合概念再次成为世人关注的焦点。军工科研人员将B-2轰炸机的机翼和机身合成一体来设计制造，二者之间的过渡没有明显界限。这种设计，不仅拓展了B-2轰炸机的飞行航程，还增加了机身载弹量。也就是说，翼身融合构型能提供更大的内部空间。当装载区由传统布局的桶状机身变为宽敞的大堂式布局，机舱装载体积大幅提高，可以运输更多大尺寸军用装备，展现出超大型运输机的战场投送能力。

正是看中这一优点，美军将翼身融合概念应用于新型运输机研制中，并计划在2027年前，完成翼身融合运输机全尺寸原型机的测试。若飞行测试成功，美军可能会考虑使用Z-5的一个版本取代C-5和C-17运输机。

近年来，翼身融合概念一度成为全球航空领域的热点，受到各国科研机构的追捧。英国BAE系统公司此前研发的隐身无人机MAGMA，其外形采用翼身融合设计布局，舍弃了所有的控制面，仅依靠喷气发动机的排气控制姿态，飞行过程中外形保持不变。荷兰皇家航空公司与代尔夫特理工大学合作，研发出Flying-V翼身融合概念验证机。该方案采用V型设计，将客舱和燃料舱都放在机翼里，其燃油效率和气动效率明显优于传统飞机。

凭借气动性能好、结构重量轻、油耗低、可用空间大等方面优势，翼身融合飞机受到广泛关注，各国也不断加大投入力度，进行翼身融合技术的探索积累。

制造不易，需攻克诸多技术难题

目前，翼身融合的技术优势和广阔前景已得到业内人士肯定。但要实现成果孵化运用，已经投入相关研究的国家面临着不同程度的技术难题。

气动布局设计复杂。翼身融合飞机的外形决定其气动设计将更加复杂。通常情况下，翼身融合飞机翼展尺寸较长、中央机身段尺寸紧凑，导致其抗侧风能力较差。有些甚至出现抬头上仰、翻滚等不稳定飞行现象，造成安全隐患。由于机身和机翼的融合，科研人员需要精准计算飞机的重心位置，重新设计飞行控制系统和配套软件，以确保飞机在飞行状态下的平衡。同样棘手的还有舱内布局。短而宽的客舱，会使接近机翼两侧的乘员感受到更强烈的飞机倾斜姿态。此外，应急疏散系统设计、空间利用效率等问题都需要解决。

工艺制造难度大。翼身融合飞机的设计通常涉及复杂的曲线和曲面，并要求在制造过程中实现机翼和机身的无缝对接，这需要高精度的加工设备和先进的制造技术。为了兼顾轻量化和强度要求，选择材料要满足飞机飞行时结构受力要求。翼身融合飞机通常采用先进的复合材料，在使用过程中，复合材料会受到温度和湿度等环境因素影响，需要进行特殊的热处理和防腐处理，以保证飞机部件的性能和使用寿命。这些材料的加工，需要特殊的设备和工艺。这样一来，制造过程中的质量控制和精度水准变得尤为重要。

配套设施投资高。如何高效维护保养飞机？如何改造与其配套的机场设施？这些也是需要解决的技术难题。机体结构的变化，使机场滑行跑道宽度、发动机维修等方面要进行相应调整，辅助设备投资费用同样高昂。从适航性来看，翼身融合飞机可能需要面临新的适航标准和要求。这需要飞机制造商和航空公司、监管机构等各方密切合作攻关，进行大量研究和测试。在此阶段，需要不断改进优化，周期拉长所面临的风险代价不是一般国家可以承受的。

综上可见，尽管多年来翼身融合飞机研发已经积累了大量关键数据和试验资料，但要达到适航标准并不容易。面对诸多技术难题，翼身融合飞机在军事和民用航空领域的应用普及依然前路漫漫。

与传统飞机竞争，翼身融合飞机能否蹚出新路

翼身融合飞机的出现，或许为未来战机设计闯出了一条新路。虽然美空军对翼身融合飞机持乐观态度，但传统飞机依然凭借自身优势占据主导地位。

经过多年发展和不断改进，传统飞机已经形成了相对成熟的设计和制造体系，技术可靠性和稳定性也得到了广泛验证。比如，传统飞机便于分段制造，规则的机身容易进行加长、缩短处理，以适应不同领域需要。传统飞机在安全性能和成本控制等方面的优势，决定了其较高的市场占有率，这给翼身融合飞机的推广造成很大挑战。

传统飞机的机型设计和技术可以提供部分与翼身融合飞机类似的性能，为各国提供一些新的选择，如超声速飞机、前掠翼飞机等。以前掠翼飞机为例，其结构可以保证机翼与机身之间更好地连接，并且合理地分配机翼和前起落翼所承受的压力，气动性能可观。前掠翼的结构设计，还可以使飞机的内容积增大，为设置内部武器舱创造条件，飞机的隐身性能同样不俗。

翼身融合飞机虽然有气动性能好、结构重量轻、油耗低等优势，但目前还需要更多的技术和试验验证。研制一款新装备究竟值不值，需要站在国情角度考虑其投入产出比。对于大多数国家而言，传统飞机已经能满足自身需求，如投入更多资金研制翼身融合飞机，这笔账是否划算有待考量。

说到底，成本问题是传统飞机的优势所在，也是摆在翼身融合飞机面前的“拦路虎”。制造一款新飞机通常分为研发成本、制造成本和维护成本。从研发成本看，翼身融合飞机相比传统飞机的积累经验较少，需要投入更多的研发周期、高精尖人才和先进设备。从制造成本看，制造翼身融合飞机要有高精度的设备、更多的手工制造和定制化生产，将会进一步增加成本投入。从维护成本看，有了先进的技术和设计，就需要引进与之配套的维护设备、技术人员以及更复杂的维修程序。

可以说，翼身融合飞机既有广阔的应用前景，又有发展的各种难题。各国需要辩证取舍，选择适合自己国家的发展道路。为了在与传统飞机的竞争中实现突围，翼身融合飞机必须在控制成本、制造材料等方面进行最优化选择。

未来翼身融合飞机能否从图纸走向现实，我们将持续关注。