为什么歼31没有腹鳍，而歼20有腹鳍？

Alexr

有没有腹鳍是战斗机总体气动布局设计决定的，并不能简单挪用。

从设计上看，歼-20和歼-31在垂尾设计上的最大不同在于：前者采用了面积较小的全动式外倾双垂尾，后者则采用了传统带方向舵的大尺寸外倾双垂尾。

那么，全动垂尾到底有哪些优点呢？·

与传统垂尾相比，全动垂尾把垂直安定面和方向舵合二为一，整个翼面都能偏转，拥有巨大的舵面等效面积，能大幅提高飞机的纵向操纵效能，尤其是在超音速飞行状态下。

同时由于舵面等效面积的增加，全动垂尾的面积可以适当缩小，对歼-20这样的隐身战斗机来说，就等于降低了尾部重量并缩小了侧向雷达截面积。

所以，歼-20的全动平尾具有在重量、操纵效率和隐身上的三重优势，是一种比歼-31传统垂尾更先进的设计。

歼-20为了增加全动垂尾的操纵力臂，把垂尾布置在了机身最尾部，这能进一步缩小垂尾面积。但这么设计也出现了垂尾在大迎角状态下被机身遮挡的问题，为了提高大迎角飞行稳定性，设计师为该机增加了外倾双腹鳍进行补偿。这个腹鳍同时也能遮挡尾喷管侧面，一举两得。

再来看歼-31。该机的气动布局中规中矩，V1版本气动基本上是F-22的翻版，尺寸巨大的梯形垂尾能够提供足够的超音速纵向稳定性和大迎角性能。V2版本则改用后掠垂尾，高度似乎进一步增高并整体前移，进一步提高大迎角性能。于是在拥有了足够大迎角操控性的前提下，歼-31自然无需腹鳍补强了。

有没有腹鳍，其实背后反映出的是这两种隐身战斗机截然不同的气动设计思想。

航空爱好者AMR

从两种飞机的气动外形设计就可以看出，歼-31采用的是国外五代机普遍的常规式布局，而歼-20则独辟蹊径，采用了鸭式布局，成为国内外唯一采用鸭翼的五代机。

为什么歼-20要坚持使用鸭式布局呢，最主要就是为了提升飞机的机动性，尤其是大迎角机动能力，尤其是小展弦比+鸭翼+边条翼的设计，可见歼-20在追求大迎角机动性方面走向了极端，毫不夸张的说，歼-20的大迎角机动能力绝对是五代机中最强的。歼-20作为中国空军主力五代机，研制时间要晚于美国和俄罗斯五代机，在发动机暂时落后的情况下，要想后来居上，在4S能力方面完全凌驾于F-22和T-50，无疑是不现实的，因此，设计者剑走偏锋，追求不对称压制能力，即我虽然不能全面超越你，但在某项关键能力，即机动性方面，要做到最强，当然，其他方面也不会差距很大，这样，在未来的较量中，就有了在某些领域凌驾于对手的能力。

返回话题说腹鳍，为什么要采用腹鳍呢？其实就是歼-20的大迎角机动能力太强了，我们知道，机动性和稳定性是一对互相矛盾的存在，机动性太强，必然就要求与之相匹配的稳定操控能力。而腹鳍的作用其实和垂尾差不多，主要是为了增加飞机的航向稳定性。

虽然，歼-20采用了全动垂尾的设计，已经将垂尾的气动效率提升到最高，但由于对大迎角机动的要求太高，效率还是不足，由于隐身的需要，又无法继续增大垂尾面积，所以就采用了腹鳍，由于位置特殊，腹鳍对隐身的破坏要比垂尾小得多，所以，歼-20采用腹鳍，也是一种较好的折中方案。

兵工科技

腹鳍和垂直尾翼的作用是保证飞机的横向稳定性（不发生不必要的侧滑）。垂尾因为可动，也可产生横向的控制力矩。而尾翼和腹鳍的面积大小直接决定了飞机的横向稳定性大小。

第四代战斗机重视大迎角飞行性能，在尾翼腹鳍面积不变的情况下，横向稳定性随迎角增大而减小，即“大迎角下的横向稳定性发散”。

在大迎角的横向稳定性方面，雅翼布局因为机身上方流场更加复杂，所以大迎角时的横向稳定性发散相比常规布局更加严重。如何解决这个问题呢？

大多数人的第一反应肯定是增大垂尾面积。而根据J-10总师宋文骢的《小展弦比》一文，大迎角飞行时机身上方的涡流会在垂尾处诱导出向下的负升力，所以任何将脱体涡作为主要增升手段的气动外形，都要求垂尾面积要尽可能的小，既然垂尾面积要小，那么就得加腹鳍，这样才能保证横向稳定性的要求。同时垂尾面积小，也就必须用全动垂尾才能满足尾翼控制力的要求。所以你能看到Su-57与J-20，F-35都使用了小面积的全动垂尾。

说到这里基本就把J-20有腹鳍的原因说完了，接下来讲讲为什么F-22的气动布局远没有J-20和Su-57复杂，但是机动性却不逊于后者的原因：

Su-57实际上严格来说不是常规布局，其使用的可动边条可以看作鸭翼的变种，所以严格来说Su-57是“三翼面布局”。而通过可动边条的角度变化又消除了三翼面布局的一些缺点。

而F-22为什么使用这么大面积的垂尾呢？因为F-22对脱体涡的使用程度没有J-20和Su-57那么高。那么为什么F-22的大迎角飞行性能又如此出色呢？因为二元矢推。

二元矢推虽然会有一定的推力损失（F-22在矢推不偏转时为1.2%），但是综合其减少的阻力却超过50%。要知道，大多数典型的双发飞机，发动机长度大约只占机身长度的20%-30%，而发动机造成的阻力却占到了整机阻力的40%-50%，而F-22的发动机造成的整机阻力却不到20%。

这还不算完，通过良好的总体设计，二元矢推能与机翼配合诱导出“超环量效应”提高升力，降低升致阻力。

白虎堂

既然如此，为什么在沈飞推出的五代机FC-31“鹘鹰”时不再采用苏系战机钟爱的腹鳍设计呢？原因应该就是成本考虑。作为一款歼-20重型战斗机的补充机型，没有必要追求其性能的极端化，就像米格-29使用落后的扫描雷达走过小半个世纪至今才装上“甲虫”有源相控阵雷达一样，都是对其即使成本控制的结果；相反，苏27这样的主力战斗机型早在上世纪末就是用了相控阵雷达，最新的苏35更是安装了昂贵的“雪豹”相控阵雷达。与此同理中国在同时研制两款五代机时也考虑到了成本问题，采用腹鳍的歼-20毫无疑问在飞行性能和隐身优势上做到了极致，但是没有腹鳍的FC-31具有更强的价格优势。

利刃军事

现代喷气式战斗机会设计多种不同作用的气动安定面，比如垂直尾翼、水平尾翼、鸭翼等，其中也包括腹鳍。现代喷气式战斗机的腹鳍主要是指是在飞机机身尾部下面顺气流方向布置的刀状翼片，相当于垂直尾翼，侧滑时起增加飞机航向稳定性、保持平衡的作用。腹鳍还可以抵消一部分垂尾侧向力对机身的扭矩，减少机身扭转变形。超音速飞机在高空大迎角飞行中，垂直尾翼受到机翼和机身的“遮蔽”，航向稳定作用严重下降，而腹鳍不受影响。因此，超音速歼击机普遍采用腹鳍。

常见的飞机腹鳍有单腹鳍和双腹鳍两种型式。腹鳍一般为轻金属结构，当内部布置无线电设备天线时，则用非金属材料制作。一般来说，现代喷气式战斗机的腹鳍多采用固定式设计，不过也有采用活动式设计的。比如，为了避免飞机起飞和着陆时腹鳍碰地，在有的飞机（如米格-23和歼-8歼击机）上，当起落架放下时腹鳍自动折转。

腹鳍一般在之前几代喷气式战斗机上都很常见，比如第三代和第四代战斗机。但是，在第五代战斗机上，腹鳍设计只有歼-20隐身战斗机采用，其他几种，比如美国F-22A“猛禽”、F-35“闪电”Ⅱ，俄罗斯苏-57以及中国FC-31等隐身战斗机上，则看不到腹鳍。这主要是由初始设计时的气动方案布局以及气动中心位移的规律所决定的。

诸葛小彻

这是两款在气动外型上绝不相同的战机。歼31与歼20气动外型不同，适合歼31的技术，未必对歼20有用。歼20采用鸭翼的气动布局，那是经过成千上万次在风洞中试验后，综合所有考虑所做出的决定。歼31的常规布局也是千万次，甚至是上亿次试验后的结果。我国拥有亚洲最大、最先进的风洞群，对于这两者的气动布局，那是试验后的结果。

歼31隐身战斗机

先来看看歼31的基本情况。歼31采用的是单座、双发的一款中型战斗机。气动布局为：外倾双垂尾、全动平尾的正常布局，两侧布置大S弯进气道，并有内置弹舱。值得称道的是其采用了波束控制理论设计气动外型、新的DSI进气道、全向矢量发动机尾喷口等。注意，歼31的气动布局采用的是常规气动布局，当然没有腹鳍。

目前已服役/即将服役的四款四代机，歼31仍在研制中——性能未定，暂不考虑

歼20则采用了单座、双发的一款重型战斗机。看看歼20的气动布局：全动双垂尾、DSI鼓包进气道、上反鸭翼带尖拱边条的鸭式气动布局。歼20的头部、机身呈菱形，垂直尾翼向外倾斜，起落架舱门为锯齿边设计，机身以高亮银灰色涂装（原型机为深墨绿色）——使用的是最新型的隐身涂料。歼20不同于其它几款四代机，其它四代机如F22、F35、苏57、歼31都未没有腹鳍，歼20采用的却是鸭翼布局——需要腹鳍来弥补鸭翼的不足之处。

歼20腹部特写，注意机尾腹鳍

歼31没有腹鳍，是因为常规气动布局根本就不需要腹鳍。歼20有腹鳍，是因为采用鸭翼布局的战斗机需要腹鳍。

歼20，毫无疑问的四代机

如歼20般，采用鸭翼布局的战斗机，拥有优异的机动性，具有高机动性能力，尤其是在超音速飞行时。但是采用鸭翼布局也有其缺点：在大迎角飞行时，飞机的航向稳定性差，难以保持飞机的平衡。这是一个大问题，必须要解决。腹鳍的出现，就是为了解决这个问题。

歼20将更好的守护我们的天空

腹鳍就相当于垂直尾翼，在侧滑时能增加歼20的航向稳定性，保持飞机的稳定性。简单点说，就是在大迎角飞行时，保证飞机没有侧向滑动。腹鳍，使歼20在大迎角飞行时仍能拥有高机动性。

美、俄、中三国的四代机

儒道之主

腹鳍跟垂尾一样，增加横向稳定性，原理跟弓箭上的羽毛道理一样。受到侧向气流扰动产生侧滑时，生产反向压力，阻止这种这种偏航。所以说要不要腹鳍，看你垂尾能否满足飞行所需要的横向稳定性。飞机重量越大，飞行速度越快，所需要的横向稳定性越大，在二战电风扇时代，很多垂尾意思意思就行了，比如说bf-109。

但是速度越快，重量越大，所需要的垂直稳定性也就越高，到了不锈钢机米格-25，其要追求3倍音速的极速，所需要的航向稳定性同样非常高，于是双垂尾和腹鳍也就产生。

到了现在，开始追求大仰角飞行性能，但是大仰角飞行情况下，垂尾受到机身和机翼气流遮蔽影响，其作用要被削弱很多。要解决这种方法，一种思路就是将垂尾位置往前移，典型案例就是F/A-18E/F超级大黄蜂（注：超级大黄蜂前移的另一个好处是填补主翼和尾翼的空白，使大边条翼拉出的涡流能够更加顺滑，这个优点是由其气动产生的互补效应）。

如果两个方案都不想要，那就是乖乖的加个腹鳍把，大仰角状态下，腹鳍效果要远好于垂尾。

至于为什么歼-31不需要腹鳍，道理跟F-35一样，作为中型战斗机，其用这样的双垂尾已经足够保证飞行所需的航向稳定性了。此外，还有一个不能忽视的地方，就是隐蔽性，歼-20的发动机尾部处理相当粗犷，部分原因可能为以后换发做准备。但是其发动机尾喷口是暴露在外面的，跟躲在二元推里面的F-22不一样。这种情况下，腹鳍和上垂尾，反而可以起到屏蔽发动机尾喷口的作用，同时也可以遮挡下尾喷口的红外信号，从而提高隐蔽性。

五岳掩赤城

歼20保留腹鳍主要是为了从侧面对尾喷管进行遮蔽，它本身的存在确实会导致正面等方向一定程度上增大信号反射特征，但是却避免了侧向上在尾部形成更强的反射区域，算是以小毒攻大毒的设计。同样采用圆喷管，但缺乏有效屏蔽的俄罗斯T50，在侧向上这个位置的信号特征会非常难看，和三代机没有区别。