现在四代机里边除了歼20,其他战机都没有鸭翼吗?这是为什么?
没错!目前能够飞上天的5款隐身战机里面,真的就只有歼20采用鸭式布局,而歼31、F22、F35、苏57等几款隐身飞机,都是采用常规气动布局。
实际上鸭式布局与常规布局的区别很简单战斗机使用常规气动布局的时候,在主机翼的水平面后方,还会安装一对小机翼,这就称之为“水平尾翼”。
而鸭式布局就不一样了,它恰恰与常规气动布局相似,把尾翼移到了主机前面,当然我们也可以将之理解为“前翼”,通常称之为“鸭翼”。
实质上,在1930年莱特兄弟造出的第1架“动力飞机”,就是采用了鸭式布局。但后来各国在发展飞机的时候,却全部避开了鸭式布局的设计,全部改成了主机翼+尾翼的布局,有人说是为了避免使用莱特兄弟的专利。
但我觉得这并不是主要原因,因为莱特兄弟造出的鸭式布局飞机,目的就是为了获得更大的升力、更大的“升阻比”,只要能够让飞机飞起来就算成功了。
而后来,各国在发展飞机的时候,那段时期飞机的控制系统还全部是机械式,如果使用鸭式布局的话,那么以当时的技术根本不可能稳定操控。
也就是说以当时的技术,根本不可能真正驾驭鸭式布局,如果强行使用的话,那很大程度上会影响战斗机的机动性,也会影响运输机、载客机的飞行稳定性。因为这个时候发展的飞机必须要考虑实用性,不仅仅是像莱特兄弟那样让飞机离地就完事了,所以鸭式布局曾在很长一段时间内都“销声匿迹”。
一直到二战结束以后,随着线传技术的发展,世界各国就重新启动了鸭式布局飞机的研发,比如60年代美国的“XB-47”,或者后来的苏-47、阵风、歼-10、歼20等战斗机都采用了鸭式布局,因为这种气动布局的确有非常多的优势存在。
“鸭式”气动布局的主要优势我们都知道,采用鸭式气动布局的飞机,会具有非常大的“升阻比”,为什么说鸭式布局会比常规气动布局的飞机“升阻比”要高呢?
主要原因就是“配平阻力”比较小,因为飞机在增大迎角、增大升力的时候,一般都会产生较大的低头力矩。简单来说,也就是飞机在往上拉升的时候,会因为气流压强、勾股定律什么的原因、产生“低头力矩”,然后会把飞机的机头往下压,这个时候就必须要操控飞机配平,要不然飞机就直冲冲的往地面方向怼去了。
而鸭翼相比于水平尾翼而言,在让飞机配平的时候受到的阻力比较小,也就是更容易将飞机配平。
因为鸭翼的位置处于飞机的重心点之前,飞机在拉升产生低头力矩时,鸭翼就会出现正偏转、产生“正升力”,就是用这种抬头力矩让飞机获得平衡。也就是从机头方向将飞机抬起来,然后让飞机获得平衡、让整架飞机的升力增大。
但常规布局的飞机,在配平的时候利用的是飞机的水平尾翼,而水平尾翼只能进行负偏转、产生负升力,这种方式更像是从机尾、硬生生将飞机翘起来,这在很大程度上会消耗较多的飞机动力。
这就是鸭式飞机的配平阻力、往往都会小于正常布局飞机的因素,而升阻比也会明显比正常布局飞机要大得多。
所以,目前已成功飞上天的5款第5代战斗机当中,只有歼20采用了鸭式布局,这主要的因素就是发动机的短板、采用鸭翼是为了获得更大的升力。
而美俄两国呢?航空发动机技术非常强大,直接就到了“力大砖飞”的地步,在这种情况下,它们才不会再花更大的精力转而去研发“鸭式布局”飞机。
因为鸭式布局飞机,利用了安装在机头前面的一对鸭翼产生的涡流,让飞机拥有机动性好、升力系数高等优点。
鸭翼涡流
可产生的这些涡流虽然是“鸭式布局”飞机的优点,但如果掌控不好的话就会变成缺点,也就是说采用鸭式布局的飞机,必须需要更加强大的飞控技术,要不然根本驾驭不了它。
美、俄两国的隐身战机没有使用鸭翼,根本就是因为鸭翼产生的涡流太多太复杂了,如果想要处理、那又得花上非常多的时间精力,太麻烦了。
而既然这两个国家都拥有那么强大的航空发动机技术,所以鸭式布局产生的“大升力”优点,直接让它们拿大推力发动机代替了。而机动性的话,美国的F22直接搞出了个二元矢量喷口,苏57与F35同样也是走类似的路线。
而我国的歼20,那是被迫才采用鸭式布局的,因为我们的航空发动机技术向来都是短板,所以只能拿鸭翼来凑。
当然最重要的是,我们的航空发动机技术是短板,但是我们的鸭式布局技术可是很牛的,在歼20之前的歼10战斗机上,我们早就摸索出了一套成熟的鸭式布局技术。
- 综合这一切的因素,我国第1款隐身战斗机歼20采用鸭翼布局,这完全是理所应当的。
不过,为了让鸭翼产生更多的涡流,所以在设计的时候,鸭翼的安装位置往往会高于主翼,这样才能够更有利于涡升力的运用。
但是,有人说鸭翼与主机翼不在同一水平,这在很大程度上会影响飞机的隐身性能,人家常规布局战斗机的“水平尾翼”,安装的位置是与主机翼在同一水平线的。
歼-20采用鸭翼上反、主翼下反的设计
因此在歼20刚刚出现的时候,有些人一看到这款隐身战机竟然采用鸭翼布局,立马就对歼20战斗机的隐身性表示了极大怀疑。
又想要利用鸭翼让飞机获得更大的升力,可也想让飞机发挥更佳的隐身性能,那么这该怎么办呢?这显然是难不倒我们强大的军工科学家。
在经过各种计算与实验之后,我们的军工人员通过调整、改进鸭翼与主机翼的常规设计,找到了鸭式布局战机的隐身与气动的平衡点。
所以,我们从歼20隐身战斗机的正前方去看,就会发现鸭翼实际上是往上翘的,而主机翼是采用了下反的设计。这一上一下,让歼20隐身战斗机在使用鸭式布局的情况下,取得了隐身与气动之间较好的折中效果。
总结一下:我们的歼20战斗机使用鸭式布局,主要原因就是我们手中拥有非常成熟的鸭式布局的技术,其次就是咱们的航空发动机短板。
美国与俄罗斯的隐身飞机没有使用鸭翼,就是因为他们手中的航空发动机技术非常强大,再加上鸭式布局的技术处理起来太麻烦了,所以美俄两国根本没必要找罪受。
而咱们的歼31,各项性能指标都不稳定,如果在使用鸭式布局的话,无疑是自找麻烦,毕竟沈飞根本根本没有成熟的鸭式布局技术。
“军器战位”
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