在隐身战机中,为何中国歼-20携带鸭翼?有什么作用吗?

沐凌竹


在所有的四代战机中,只有我们的歼20采用了鸭翼布局设计,这引起了很多军迷的吐槽,这个鸭翼会不会影响隐身效果也成为一个争论焦点,今天就对歼20的这对鸭翼来说道说道!

歼20的鸭翼选择也有一些无奈,不得不承认我们的发动机确实有些落后了,不但航空发动机落后,我们军舰发动机也落后,坦克发动机同样如此。虽然现在有了一些长足的进步,但是在歼20刚刚起步研发的年代,当时可是连歼10发动机都得用进口的AL31发动机,枭龙也不得不用进口RD33,哪里来好的发动机给我们选择,专属于歼20的WS-15发动机当时还是画的一个“饼”,直到现在还在努力中,不可能让四代机来等着他吧,时不我待,那得是何年何月?

我们的歼20的研发之初只能无奈的选用AL31进行试飞研发,如果我们有美国那样的F119发动机、或者F135发动机,有足够的动力满足战机的机动性,我们也可以放弃鸭翼,但是那时候我们没有,只能采用鸭翼来解决机动能力不足的问题。


第二点就是歼20的布局,考虑到F22战机只有700公里作战半径的特点,于是歼20设计中吸取了教训,将战机整体拉长,来满足航程上的要求。于是四代机中歼20是最长的,结果就是翼展比是最小的,这种布局的最大特点就是高速性能优异,机动性能差(参考最极端的F104战机),同样为了满足超机动要求,鸭翼布局就是最好的弥补机动性不足了。

至于传闻的鸭翼的飞控系统不稳定问题,因为印度的苏30MKI老摔,印度人就说是俄罗斯鸭翼无法控制了,还有歼 1 5也因为鸭翼失控摔了2~3架了,其实个人认为印度摔飞机是在正常不过的了,而沈飞搞鸭翼并没有什么经验。成飞在歼10上已经对鸭翼布局搞得非常成熟了,用在歼20上自然会更加完善。

至于隐身性,就更不用担心了,美国的研发机构曾经做过模拟测试,F22的隐身性仍然是最好的,而歼20紧随其后,比F35强,俄罗斯的苏57垫底!这就说明鸭翼布局并没有影响到我们的战机的隐身性,而且这方面的测试我们的研究人员数据会更多,更有权威性!


狼烟火燎


我是军林纵横,我来作答!

所谓鸭翼,其实也称作前翼(又称前置翼),其实就是一种飞行器配置,最突出特点是将水平稳定面放在主翼前面。此之相对应,大多数战机是将水平稳定面装在后面,称为尾翼。

按照空气动力学原理,使用鸭翼配置方式,可使主翼上方产生涡流,可提高失速攻角,大大提升歼20一类战机的机动性能。有盾自然有矛,带来的缺点则是较容易造成不稳定。

话说回来,歼20的整体布局与传统的鸭式布局不同,事实上,歼20采用的是“鸭翼+边条翼+升力体”的布局结构,把前三者的优势有机融合为一体。同时,歼20鸭翼带有上反角,大大提升了隐身性能。

歼20布局能够减小鸭翼迎角对机翼上的涡升力并不造成多大影响,飞行性能大大提升。

还要看到的是,歼20机翼面积小,翼载大,由此可知其在涡升力方面比F22和苏57则更胜两筹。

且将歼20与最新一代美俄战机比,后者均是变形、大小不等边条翼,而拥有完整的鸭翼和边条翼的歼20,可初步判断升力特性最好、升力系数最高。

虽然美国F35近日以“大象漫步”再度“闪亮登场”,其实根本与歼20就不是一个“吨位”层次的。中国的歼31才是与F35一个“吨位”水平的。

每当一款新机出场,美俄军事专家都愿意唱衰,尤其是中国的军工产品尤其受到这种优待。

且不看中国歼20的战场性能表现,光看其综合布局,也足以“惊艳”世人!


军林纵横


歼20战斗机携带的鸭翼主要作用就是提高飞机的机头指向能力,让飞机能够更加轻松的改变飞行方向,缩小飞机的盘旋半径,提高飞机的爬升率,应该说,歼20战斗机的鸭翼不但不会影响隐身,对于飞机的气动改善还非常有利,这也是歼20之后很多五代机都采用融合鸭翼设计的原因。

图中清晰可见在歼20快速爬升高度的时候,在鸭翼和边条上形成了涡流。

歼20战斗机的鸭翼是全动的,可以差动,这个鸭翼在要执行空战任务的时候,可以和主翼面平齐,在需要进行姿态调整时,产生和主翼面的角度,但是时间很短,这样做不但有利于改善机动,还可以避免造成雷达反射面积加大。另外,因为歼20战斗机取消了尾翼,所以实际上看,歼20的翼面也没有比其他飞机增加,等于把尾翼前移了,所以造成雷达反射的翼面没有增加。

图为歼20鸭翼上形成的涡流,对涡流的利用是歼20的气动设计一大亮点。

至于其他的隐身战斗机,已经出现的里面,苏57其实也有鸭翼,只是和飞机的主翼面融合设计在一起,这样可以改善飞机的隐身设计。而法国和德国联合研发的新型五代机也采用了这种设计,不过歼20没有采用这一设计并非是因为不考虑这一点,而是因为歼20还在主翼面前布置有边条设计,这样飞机在高机动时可以在主翼面前形成涡流,提高飞机的机动性。

图为满挂导弹的歼20双机编队。

歼20战斗机采用鸭翼的另外一个原因是强调高速性能。鸭翼在飞机进行高速飞行的时候,水平控制舵效要好于F22等飞机的尾翼,说明歼20是一种非常强调高速飞行下飞机可控能力的战斗机,在珠海航展上的表演中,歼20满挂导弹,但是却能上下翻飞自如,高速飞行下产生涡流,爬升速度很快都是和这个鸭翼有关,所以鸭翼是歼20气动设计的一大亮点。


海事先锋


F16总设计师的“鸭翼最好的位置,就是长在对手战斗机上”的论断,是在早年控制技术尚不成熟(F16早期只有模拟电传飞控可用)时做出的;具备极大的时代背景特色和局限性,在上世纪90年代以后就随着阵风战斗机的成熟而成了笑话。

鸭式布局的好处第一是有比较好的超音速操作性和升阻比,因为鸭式布局不会有常规布局严重的超音速的气动焦点后移问题

第二,就是鸭式布局有最好的敏捷性,因为鸭式布局的控制力矩方向是和升力的增加方向是相同的,举例来说,鸭式布局在向上拉升时,鸭翼产生正升力来抬高机头。而同样情况下,常规布局的平尾则是需要产生负升力

第三,就是很多战斗机的鸭翼还负责产生涡升力,鸭翼在拉出脱体涡的时候会吹走主翼上方的附面层增加主翼的升力

第四,鸭式布局飞机有天然的大迎角恢复能力,因为鸭翼的展弦比比主翼要小,所以鸭翼总是先于主翼失速,从而使迎角迅速恢复,这样就避免了大迎角机动中飞机失控的危险

第五,鸭式布局可以更好的压榨出襟翼的增升效果,因为襟翼在增升的同时往往会产生低头力矩,如果用平尾配平就需要平尾产生负升力,这样就会影响整机升力。而鸭式布局配平襟翼的低头力矩则是依靠鸭翼的正升力

缺点方面

第一,影响正面隐形性能,因为常规布局主翼可以把尾翼遮挡住

第二,控制复杂,尤其是静不稳定的鸭式布局电传系统的控制律非常复杂(瑞典的JAS-39就曾经险些由于找不到合适的控制律参数而夭折)。

第三,其实也是和第二条相关,配平难度比较大必须要在气动布局和控制律上下很大的功夫。(LAVI就是因为主翼后缘过度后掠和鸭翼离主翼太近造成配平力矩不足,而最终完蛋,这主要是以色列人缺乏风洞设备和对空气动力学的研究不足造成的)

鸭翼布局的另外的优点是配平阻力比较小,具有较大的升阻比。通常飞机增大迎角、增大升力时会产生低头力矩。鸭翼处于飞机重心之前,增大机翼迎角和升力时,鸭翼出现正偏转,产生正升力(正常布局飞机平尾出现负偏转,产生负升力),用抬头力矩加以平衡,使全机升力增大。为了获得预定的升力,飞机迎角就要小于正常布局飞机的迎角。这使鸭翼布局飞机的配平阻力明显小于正常布局飞机而具有较大的升阻比。另外,鸭翼布局可以用较小的机翼升力获得较大的全机升力,有利于减轻飞机的结构重量。此外,由于鸭翼距飞机重心的距离较短,大迎角飞行时,鸭翼的迎角一般大于机翼的迎角,鸭翼首先出现气流分离,可产生低头力矩(称为卸载控制面),导致飞机低头,从而有效保证大迎角下抑制过度抬头的可控性,使鸭翼布局飞机不易失速,有利于飞行安全。

但是鸭翼布局使作为飞机主升力面的机翼承载能力得不到充分使用,使飞机的最大升力不及正常布局飞机大。由于机翼后缘离飞机重心较远,当后缘襟翼放下较大的角度产生较大的低头力矩时会使鸭翼负担过重。鸭翼布局飞机的起飞、着陆性能不如常规传统布局。

在全动鸭翼的鸭式布局战斗机上,鸭翼本身让飞机抬头低头的过程就是要上下偏转的;这意味着同样的偏转指令,鸭式布局战斗机的涡流变化和飞机姿态的响应,剧烈程度远远超出常规布局战斗机。

这意味着两个方面的问题——首先,要将全动鸭翼的鸭式布局战斗机实用化,需要一套非常先进的飞行控制系统;能够运行非常复杂的控制律软件,极为灵敏和准确的控制战斗机。这个问题,直到数字化的电传飞控系统实用化以后才得到解决。

阵风已是整体设计水平最好的三代机,但距离完整发挥鸭式布局理论性能极限仍然很遥远

其次,鸭式布局的战斗机,在设计时必然将遇到相当多的局限,为了保证飞行控制安全而不得不放弃理论上性能最好的气动设计。这一点在三代机上表现的很明显,比如三代鸭式布局战机没有一种能将鸭翼和机翼水平安置,将整个机身做成真正完整的升力体布局设计,主要的问题就是降低飞行控制的难度和风险。直到歼20才解决这个问题。











沙漠之湖


j20没有尾翼,取代的是鸭翼,这种布局是隐身的,有些2货说不隐身,那是说j10内样三代机的鸭翼,j20的鸭翼和他们的布局并不一样。

在成飞的研究中,鸭翼可以取得更大仰角飞行,好处多多,难点在于控制超难,f22时代就是因为技术问题,上不了鸭翼。到了j20和f35包括沈飞的隐身重四方案上面都要鸭翼的身影,只不过f35的布局和地位用不上和用天生布局更好的几点从而取消了鸭翼,使用了常规布局。

咱们国家发动机动力不足,做大仰角动作时候不能像f22内样,所以常规布局是够呛能用的,而且常规布局到现在也不流行了。



咱们如果j20有这动力在加上鸭翼,那战斗机我就不说了,大家都懂

说鸭翼不好的,老美六代机就有鸭翼,或者六代机连尾翼鸭翼都没有!


WHLL涵


歼20的鸭翼好处很多主要是通过涡流下洗机翼上表面积提高升力,升力是飞行的根本没有升力谈何飞行?有些人总是认为鸭翼是弥补推力的不足,其实这是没有航空s知识常识的认知,飞行的基本特性是升力向上,重力向下,推力向前在,阻力向后,也就是消耗推力的是阻力,支持飞行摆脱重力的是升力,没有升力就没有飞行,当然形成升力不单单是推力,推力只是其一,所以不能笼统的说鸭翼涡流增升是因为推力不够。升力主要是机翼上下表面相对气流形成的压力差,推力只是产生相对气流的一种力。

知道升力对飞行的意义就要了解干嘛要增升,现代飞机采用增升手段比较多,常见的有机动襟翼,边条翼f18.f16.苏27等,扰流板幻影2000,台风,尖锐侧边缘f22.35.fc31。鸭翼的歼十,阵风,鹰狮等。上述可见各国都在追求涡流增升,鸭翼不过是涡流增升最有效的技术罢了。鸭翼可以最大增加自身面积八倍升力系数,这些都是边条翼,扰流板望尘莫及的。升力系数大升阻比高,对推力消耗就少相对省油的多,当然起飞距离也短很多歼十常规训练基本挂载400多米就拉起来了!鸭翼增升比边条增升的优势还有就是零迎角增升,也就是鸭翼由于高于机翼安放导致脱体涡始终都下洗机翼,而边条翼由于安装面和机翼水平故在低迎角不产生升力大致认为迎角12度一下增升效果不明显,当然迎角越大阻力越大。也就是鸭翼水平飞行大迎角机动都有增升的作用,而边条只是迎角增升。

难道非要涡增升不可?我想战斗机至少都在追求这一技术当然早期三代机个别除外。因为升力主要产生在机翼机翼设计又要考虑减少阻力但又要兼顾亚音速机动,超音速飞行,所以就要求机翼面积足够大,但翼展又要小,最后办法只能做小展弦比机翼,这样设计就出现了靠近机翼翼根面积多靠近外侧翼稍面积小的问题。由于附面层的影响流程距离越长附面层堆积越厚机翼升力系数减少越多,一般一米的距离可产生一厘米的附面层,也就是小展弦比机翼大多在飞行时候靠近机身内测的上表层翼面会有附面层堆积降低升力系数的现象,且根稍比越大越严重,类似幻影2000看似很大的翼面积还是要在前边设计扰流板。

涡流增升鸭翼无疑是最好的,但由于采用高于机翼的设计增加了阻力和影响隐身,歼20采用鸭翼上反机翼下反依然对隐身有影响(f22.35后置尾翼可被机翼遮挡。当然隐身有很深的学文不单单是水平投影面积,很多的爬行波散射,边缘绕射,不连续年散射等设计飞机气动设计材料运用,结构设计很多方面不是放在后边就完事大吉,放在前年就最该万死。

鸭翼除了增升还有很多好处1前置鸭翼提高静稳定度,使飞机俯仰更灵活。2控制配平力矩大,常规水平尾翼大多有正32度负15度的控制行程,鸭翼可以做到90度。3更适合超音速飞行,超音速飞行会产生激波而激波是由机头压缩膨胀主机翼接近压缩膨胀激波越近阻力越大,而鸭式布局都是吧翼展更大的机翼设置在后边,4纵向控制配平好,鸭翼由于前置所以控制配平无干扰,而尾翼在机翼后边始终受到机翼脱体涡流影响,也就出现了形形色色的安放位置,典型的f4高置,苏27.飞豹的低置,以及更多的远距。超音速尾翼配平更差,超音速尾翼处在激波锥后部的低流速的高压区流速越低配平效率越低,而鸭翼始终在流速快的前端。

当然鸭翼也有很多缺点暂不说了,并不是说美国人不用就是这技术就不好不过是设计师解决问题方式不同,每个设计师都会拿出自己最拿手的方案这就是为啥俄罗斯人独爱中央升力体,法国人钟爱无尾三角翼,美国人致力于常规布局,而杨伟更拿手鸭式布局呢


83式装甲输送车


鸭翼位于主翼前方,鸭翼产生的升力可以帮助飞机快速抬头,同时流过鸭翼的气流经过主翼,可以增加主翼的升力。鸭式布局不是什么新技术,莱特兄弟发明的世界上第一架飞机,就在主翼前方设置了小翼,其作用与鸭翼相同,而现在的鸭式布局,鸭翼是全动的,大大提高了飞机的机动性。隐身战机当中,F22和F35是正常式布局,歼20采用了鸭式布局,苏57将大边条翼前方设置成可动的,能改善机动性但不是鸭式布局,FC31也是正常式布局。因此隐身战机当中只有歼20是鸭式布局,有一种说法是鸭翼对于隐身有不利影响,所以隐身战机不宜采用鸭式布局,中国的发动机落后,歼20采用鸭式布局是无奈之举。其实,隐身战机的雷达反射特征是绝密,究竟鸭翼是否破坏隐身,影响有多大,是否有改进措施,如何改进等等,中国肯定做过大量的研究和试验,选择鸭式布局一定是经过严格比选反复论证的,而且对其优缺点都是有各种应对措施的,这个不是什么严重问题,空军已经公开表示对歼20非常满意,这充分说明了歼20是成功的隐身战机。


惯性导航88761176


不只是鸭翼,飞机上的每一个暴露出来的零件,都在影响着隐身效果。假如因此就否定鸭翼,那是愚蠢的。如果因此就取消鸭翼,那就更是得不偿失了。首先,鸭翼可以直接产生抬头力矩,且靠近座舱,可控性无与伦比。其二,可以产生复加升力(这部分,自行脑补)。三,可以产生近距偶合效果,其实也是增升(这部分,请百度)。四可以减少阻力,由其是跨音速阶段(这部分,去百度)。即然鸭翼有那么多好处,那它有什么缺点呢?答:目前还没找到。所以否定鸭翼的人,不是鸭翼有问题,是你们的大脑有问题……可能不全是大脑的问题。可那就更要命了,那说明良心也有问题。


大熊猫68508222


前鸭翼可以偏转产生升力快速太升机头形成大仰角使战机高速机动飞行搏斗,鸭翼战斗机是世界少数国家习惯以及掌握的技术,西方主流还是水平尾翼为主,中国有高速风洞测试出来的实际优点而选择了鸭翼布局,牺牲了一点美观和隐身性能,但是大大提高了机动性。


大牛斗帝


J20是因为中国的发动机不过关,用老毛子的发动机动力不够,推重比没能达到要求。为了更大的升力和更好的机动性只能在气动布局上想办法。为了综合的性能考虑,就只能牺牲隐身性能了。


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