戰鬥機上的鴨式布局到底有什麼利弊?

可以看到美國戰機大都採用常規布局,而歐洲國家包括俄國青睞鴨式布局。

如果說鴨式布局優點在於氣動性能更優,有利於提高大迎角機動性,那麼為什麼美國戰機不採用?

如果說鴨式布局缺點在於損失隱身性能,可本身不具備隱身性能的戰機(如F14151618等)為什麼也不採用鴨式布局?


一言以蔽之,因為美帝常規氣動布局功力十分深厚。

除了f15比較拼推重比氣動上亮點不如其他三代機(空重很輕),比較保守以外,其他三代機型號以及f22的氣動都是很優秀乃至激進的,且不說f15出來時的技術水平能不能玩轉鴨翼都是問題。f14是變後掠翼,且翼型的升力係數很高,在低速段和超音速段表現不錯,但是因為推重比和發動機間距的原因,滾轉略弱勢,而且亞音速飛行性能不如後來者。f16的機翼是一種特殊的梯形翼,加上邊條翼和有限的翼身融合,氣動效率不低,畢竟人家的主業就是戰鬥機黑手黨主張的亞音速格鬥,黑點在於它的超音速機動性。f18,雖然確實顏值不如大貓,但這不意味著它的氣動效率就低,道理基本同f16。這些飛機出來的時候都比較早,你看幾個主流的鴨翼機都什麼時候服役的了。在鴨翼出現之前,主流就是邊條+梯形翼,還有劍走偏鋒的無尾三角翼和主打截擊和制空的變後掠翼

至於f22那更是氣動超強的怪物,你要說她氣動保守那也是相對於yf23和某波音大嘴怪來說的,菱形機頭當一次渦流發生器,配合高效率的升力體和翼型,還有矢量噴管,比起三代機高到不知道哪裡去了(尤其是f15,居然有人認為這倆很像,喝喝)。當然發動機推力也很強勁,但更重要的是0.3的低涵道比能夠完美適配小截面積機身。不然,綁個ge90乃至ge9x豈不美哉?

至於說雙風和殲10採用鴨翼,首先鴨翼和飛翼一樣是天然的靜不穩定布局,不過其實常規布局也可以做靜不穩定,比如f22就是典型的。靜不穩定主要就是增加飛機的機動性,缺點就是需要飛控來控制否則容易出事故。鴨翼的主要作用是產生掠過機翼上表面的渦流大幅增加升力,以此增加機動性。陣風是為了追求兼顧空戰性能和多用途性能。殲10是為了在動力不足的情況下(最開始準備裝機的是渦噴15)兼顧低速性能和超音速性能,加上設計時國內各項配套都挺落後的,只能放棄多用途性能,這一點在殲10b/c上補上,雖然還是不如f16這個把副業玩成正業的傢伙。颱風的鴨翼和這倆不一樣,主要負責配平也就是控制俯仰,渦流發生作用比較小,定位和殲10b類似,主打制空,兼職對地。

殲20的氣動又和上面這仨有很大區別,首先是有了翼身融合的升力體,然後機頭、鴨翼和邊條分別產生渦流,在鴨式布局界也屬於相當激進的,變化相當大,如果說鴨翼影響隱身十有八九是眼神黨,這一點沒有任何可靠證據支撐,不過後機身隱身性不算好倒是可以確定。

總的來說鴨翼的作用一是配平,二是增加機動性,弊端就是不好控制,不過已經由先進的飛控程序抹平。

其實氣動都是服務於性能的,根本不是說想常規就常規,想飛翼就飛翼,想鴨翼就鴨翼。還是要按照基本法去設計,去產生。現在網上有種風氣就是一見到常規布局就覺得保守,一見到鴨翼就覺得「鴨翼這麼牛逼為什麼美帝不用一定是犧牲了啥」。其實……人家美帝常規布局功力深厚不用趕鴨翼時髦你怕不怕?f22氣動照樣甩開一票鴨翼和三角翼三代機,反倒是成飛的鴨式布局水平已經達到f22的程度,這才是墜吼的。反正這年頭宣傳上出了偏差,也沒人來負責。(苦笑)


剪大已經分析得很透徹了

http://puffinus.blog.163.com/blog/static/17888402920143116545998/

簡而言之,鴨式布局在氣動設計上很複雜,涉及大量流體力學計算與實驗。而F-22設計時,那時候的計算機太弱,沒辦搞定鴨式布局。加上美帝發動機功力深厚,常規布局就能領先世界一代。F-35主要是為了便於垂直起降,鴨式布局不適合。


我補充一點啦~

鴨式布局不是一定是靜不穩定的。靜穩定的飛機,重心在氣動中心之前(不是壓力中心,也不是升力中心,後兩者一樣,氣動中心是焦點)。鴨式布局是可以做到這一點的~

鴨翼在前,確實不是提供的恢復力矩,所以很多人說鴨式布局靜不穩定,但是不要把主翼和機身的力矩吃掉嘛。

而且靜穩定性會變化的。如果我沒記錯的話,超音速對比亞音速飛行時,氣動中心後移,F16亞音速下放寬靜穩定,超音速是靜穩定的。

如果我理解沒錯的話,殲九這個鴨式布局的戰鬥機應該就是靜穩定的設計,畢竟是在中國的電傳技術成熟之前設計的。


鴨翼布局俄羅斯有成熟經驗,歐洲包括瑞典和法國的雙風等都是鴨翼,對於飛機操作性和機動性有很好的提高。

中國研究鴨翼也比較早,在西安航空館有三架最早期的鴨翼布局驗證機,當時叫抬式布局。之所以當時研究是因為國內需求,當時和俄羅斯交惡,大機場開戰就被摧毀,所以空軍需要能在公路快速起降得飛機,鴨翼很好的滿足這個需求。後來,後來就沒有這個需求了,這個計劃被叫做875計劃?,記不太清楚了,反正中國是有儲備的,所以後來殲十殲二十都是鴨翼。

鴨翼目前為什麼引起爭論,就是其可能影響隱身,因為增加了反射面積,但是據說611所做隱身的桑建華總師從總體布局處理角度已經解決了這個問題。。。。。所以影響不會太大,而且對於殲二十這樣的大型戰機,機動性的提高作用應該很明顯!


兩個凡是:

凡是土鱉搞得都是錯誤的。

凡是美帝沒有搞得都是錯誤的。

(滑稽


美帝帶鴨翼的驗證機一大堆,但是裝備的沒有

應該能說明點問題


利:會讓戰機變土,戰鬥力直線上升

弊:複雜一些


墜痛苦就的是把水弄到這個鴨翼裡面去了


F35有鴨式的設計,為了垂直起降放棄了

F15從氣動設計先進性角度講就是個2代機(F14同樣)

F16/F18剛開始研究渦流利用

而到了80-90年代,隨著渦流控制理論成熟才湧現大量鴨子機,此時F22都已經設計凍結了

另外MD開發F22研究的是「什麼是4代機」,而他國四代機計劃考慮的是「如何對抗F22」,在啟動設計上較為保守是很正常的


利,放寬了靜穩定性,靈活性增加,且沒有反舵現象。弊,結構複雜,重量增加,流動複雜。


利:調節靈活,使得飛機的操控性更好。

弊:與主翼不在一個平面時,增加Rcs,例於殲十。與主翼在同一平面,鴨翼做配平動作時,增加RCS。同時增加了飛控系統的複雜度。


動力不夠,氣動來湊


要是老子發動機和美帝一樣牛還用個屁的鴨翼,還搞得飛控設計師要砍人


說一點,。。不要覺得F-22常規布局啟動就怎麼樣,樸實的氣動外形也是很不錯的,何況是配上超強的發動機再加上多年來美帝對矢量飛控的研究,。


鴨式氣動布局賦予飛機與生俱來的靜不穩定性,這種特性在機械和液壓操縱的年代就是一個無法醒來的噩夢,比如日本二次大戰為了迎擊米軍的重爆B29,發展了九州J7震電,這種使用鴨式氣動布局的重火力截擊機機動性超群,但是在那個機翼舵面操縱索直接連接在操縱桿的年代,鴨式布局的靜不穩定性配合尾部螺旋槳推進帶來的距大扭矩,造成飛行員幾乎難以操縱飛機。

但是到了如今戰鬥機進入電腦時代,所有的感知都靠電子,你所做的操作會被四餘度電傳系統變成信號配合N多感測器的數據一同匯聚給電腦控制氣動舵面精確地操縱飛機,因此在克服了鴨式氣動布局先天的不足後,她的優勢真正煥發,從而有機會帶給戰鬥機超機動能力,從而讓j20列入五代機陣營。

最後最後再多句嘴,人民空軍早期對戰鬥機機動性的高要求是由於缺乏導彈及雷達等必要的制導武器技術,只能以機炮為主要武器擊落敵機,因此從60年代末的殲9就開始有鴨式布局的方案,隨著殲九下馬,這些技術儲備隨著以色列提供的幼師戰鬥機飛控軟體及氣動布局技術,終於在殲十戰鬥機上修成正果。所以說對於中國空軍,無論是早期奉行的本土防禦政策,還是目前的攻防兼備,對於戰鬥機的超機動能力的求索從未止步,只不過現在我們的飛機上也有相控陣雷達,也有超視距空空彈,鴨式氣動布局更多是因為奇異外形當做噱頭和談資了。


優點:

鴨翼產生下洗渦流,在主翼上表面形成低壓區,可以增加升力,降低失速臨界值,提高飛機在高攻角狀態下的穩定性。

缺點:

1. 影響隱身

2. 鴨翼往往應用在無尾布局的飛機上,還要承擔配平的功能,抑制抬頭力矩,所以飛機巡航時鴨翼下偏,反而降低總體升力。對於殲20這種鴨翼和主翼平行的布局,鴨翼在巡航過程中的升力損失更嚴重。(小三角翼主翼+高長細比機身+鴨翼主翼處於同一水平面,這種氣動設計對於飛機的亞/跨音速段的機動性來說簡直就是災難)

3. 因為鴨翼還要兼顧配平的功能,所以,鴨翼所謂「增加升力」的優點,也就是要向上偏轉,只有在低速情況下才能體現。因為向上偏轉的話會失去配平功能,只有在非常低的速度情況下才能保證飛機在俯仰軸上不會失控。通常鴨翼向上偏轉,只會出現在起飛和降落、還有接近失速的情況下

也就是說,鴨翼真正發揮所謂「增升」的效果的時候,飛機的速度往往非常低,在空戰中就是活靶子。

殲20起降時,鴨翼向上偏轉:

4. 鴨翼偏轉時,會增大浸潤面積,增加速度軸方向的阻力,對飛機的高速性能也會產生影響。

結論:

鴨翼基本就是個弱智玩意兒,世界上兩大一流航空器設計強國蘇聯和美國,主力制空戰鬥機無一鴨翼戰鬥機,已經很能說明問題了。歐洲的航空器設計本來就是二流水平,搞不定高度翼身融合的整體升力體增升,只能玩玩鴨翼這種蹩腳的氣動控制翼面了,其實就是「水多加面,面多加水」的思路;為了那麼點可憐的非常低速狀態下(0.2馬赫左右)的增升,反而付出了巨大的代價,實在是畫蛇添足。

蘇27 幾乎完美的翼身融合整體升力體,主翼和機身幾乎是一個整體,這就是為什麼蘇27能在30年前玩出驚世駭俗的眼鏡蛇機動的原因(我懷疑30年後的今天,殲20仍然不能完成):

F16,也是採用了翼身融合設計,但是水平並不如蘇27:

至於中國的航空器設計?只能說三個字:不入流;就當笑話看看就好。

搞殲10,611所拿著以色列的設計資料,愣是把本來結構設計是輕型機的「LAVI」戰鬥機硬生生拉長成結構、重量都是中型機的水平;然而沒成想,結果外掛載荷還是4~5噸的輕型機水平。23333,笑死個人。


推薦閱讀:

如何看待國產大型貨運無人機 AT200 完成首飛?
不航拍,想做個四軸飛行器,需要用到什麼硬體?
飛機降落時減速是只靠機翼阻力,還需要發動機反向運行嗎?
普通人能自制飛機嗎?
如何評價日本製造的《風之谷》飛行器?

TAG:飛機 | 飛行器 | 戰鬥機 | 軍事裝備 |