中國的隱身戰機殲20前面為什麼要加鴨翼?

低調的華麗1985


鴨式佈局的前翼作用是操縱飛機縱向俯仰運動,平衡機翼對重心產生的俯仰力矩。

正常佈局的飛機依靠尾部的水平尾翼進行這些操作。由於傳統氣動佈局中,水平尾翼平衡姿態的力是向下的,是負升力。改為鴨式佈局是為了提高氣動效率。改負升力為正升力。

現在出現了靜不穩定佈局的飛機,水平尾翼的平衡力不一定就是向下的。鴨式佈局的優勢就不那麼突出了。

而且如果飛機是靜不定的,鴨式佈局飛機的前翼產生的平衡力也是向下的。

目前的戰鬥機都是放寬靜穩定性的,就是接近臨界靜穩定,仍然屬於靜穩定的。只不過穩定裕度非常小,接近於零。

此時的水平尾翼基本也不產生向下的負升力,而是處於不斷的變化調整狀態。

因此,三四代戰鬥機採用鴨式佈局,在穩定性和操作性上沒有明顯的優勢。

鴨式佈局和正常佈局之間的主要差別是機翼平面形狀。鴨式佈局都採用三角翼,結構強度好,機翼面積大,展弦比小,有利於高速飛行。正常佈局主要採用中等後掠角的小展弦比梯形機翼(F-16、F-18)或後掠翼(F-15、蘇-27、米格-29),兼顧高速和亞音速/跨音速機動性。機身中部便於佈置圍繞重心的整體油箱,後機身也便於對發動機進行維護。

鴨式佈局首先是有利於高速飛行,其次是鴨翼改善起降性能,提高亞音速機動性能。如果沒有前翼,飛機俯仰要依靠三角翼後緣的差動副翼向上偏轉。這樣會降低機翼升力,延長起降滑跑距離。為了增加升力,滑跑時機身仰角很大。駕駛員視界變壞。大後掠角三角翼的超音速升阻比高,適合高空高速截擊機。對發動機推力可以適當降低。缺點是亞音速/跨音速阻力大。早期的三角翼戰鬥機主要是截擊機。比如法國幻影,美國F-102/F-106,瑞典SAAB 35。蘇聯蘇-9/11,米格-21。

米格-21因為機內燃油少,載彈量小,飛機重量輕,才具有一定的機動性。

法國達索公司的幻影,發動機和米格21一個級別,高空最大速度達到M2。

美國康維爾(後併入通用動力)的F-102跨音速阻力大,J57發動機推力不夠。採用面積律設計才順利超過音速。

瑞典SAAB公司長期採用三角翼佈局,戰鬥機都是M2一級的。

歐洲聯合研製戰鬥機,始終強調對地打擊能力。為了多載彈藥,還要降低翼載,除了選擇變後掠翼,就是鴨式三角翼佈局。

中國成都採用鴨式佈局,一個原因是引進的鴨式三角翼,二是設計習慣(經驗)。重新研究常規佈局需要更多的資金投入,耗費更多的時間。

飛機設計應該是有專門的研究機構研究各種氣動形狀應用研究,大學主要在理論上進行研究,公司工廠只進行方案組合的評估、選擇。但是中國的研究所劃分的很細。飛機廠也很細,一個工廠基本只生產一種飛機。成都生產殲七,瀋陽生產殲六,哈爾濱生產轟五,西安生產轟六,南昌生產強五,幾十年一貫制。瀋陽所研究殲八,成都所研究殲九。讓他們改變一下確實有點勉為其難。


一葉楓流O靈似舞妖


殲-20的鴨翼問題,一直是網友們關心的問題,如四代航發渦扇-15裝配以後,鴨翼會不會取消呀等等。2011年“威龍”橫空的那天,鴨翼即被鬧熱地討論,其中還引用了一句美國專家很知名的話,鴨翼要裝在敵人的飛機上。致於這話哪裡來的,至今無從考證。

自從網媒出現,各種各樣的奇談怪論,正如冬天瀰漫的霧霾一樣,使人看不清楚,大部分討論比較正面,有些則是有毒的。為此央視邀請航空專家曾經做過無數節目,證實了鴨翼對隱身影響,不是一點影響沒有,幾可忽略不計。

加之美國六代機,波音聯合洛馬,已給自已裝上了鴨翼,熱鬧的討論才終得如霧一樣轉眼消失。魂舞大漠的看法,非專業之士,最好先聽聽專家的解讀,有不解不知不會,可以先學習,最好不要人云亦云,當鸚鵡隨波逐流,失之自家判斷,即會迷失自已。

鴨翼對隱身,在特定飛行條件下,才有絲微的影響,不過經過精心的處理以後,好處多多。不只改善和提高飛機機動性能,還會增加飛機安全性能。殲-20的成功實踐表明,我們選擇鴨翼是對的,不只為初期型所裝配的發動機性能不佳,也並非對隱身的考慮不多,裝上鴨翼是綜合考慮的結果。

作為一代隱身戰鬥機,在設計之初,懂得取捨很重要,有所取有所不取,不盲目追求過多的高新技術和高指標,才能創新出真正實用耐用的裝備。殲-20列裝後,除了鴨翼被吵吵了一陣子,它皮實結實和耐用,平時不用躺在恆溫的機庫中,也沒有那麼多的毛病,應該說它的設計是最為成功的,難道不是嗎?


魂舞大漠


目前,全球已經露面的第五代隱身戰機已有5款,美國的F-22和F-35、中國的殲-20和FC-31以及俄羅斯的蘇-57,而其中在氣動佈局方面唯一採用鴨翼佈局的就只有我們的殲-20戰機,這一點讓不少網友都“耿耿於懷”,不少認為鴨翼會破壞隱身效果,疑惑殲-20為什麼要加裝鴨翼?

鴨翼可以提升升力

因為殲-20戰機在研發的時候並沒有一款先進的大推力渦扇發動機能用(現在也沒達到要求),無奈只能採用俄製AL-31F發動機,不過該發動機的最大推力也只有13.5噸左右,很難滿足最大起飛重量超過35噸的殲-20戰機的要求,而鴨式佈局不同於常規佈局,鴨翼和機翼分別位於飛機重心的兩側,都可以產生正升力,所以採用鴨翼佈局之後,可以提升殲-20的總升力。

鴨翼提升機動性

殲-20戰機的鴨翼安裝的位置比機翼更高,在該戰機大迎角飛行時,前置鴨翼會產生脫體渦流,而渦流在經過主機翼的上翼面時,會與機翼本身產生的氣流流動產生有利的干擾,此舉可以推遲機翼氣流的分離,從而增加殲-20戰機在大迎角飛行時的升力,以增強殲-20戰機在大迎角飛行時的機動性。

另外,在之前的一次採訪中,國內著名軍事專家傅前哨稱,殲-20在設計要求上都是以超越F-22戰機為目標的,而早期立項研發殲-20時得到的F-22戰機升力係數是2.0(而當時全球所有戰機升力係數最大的也只有1.6),殲-20也就按著這個指標去研發了。

然後殲-20戰機問世之後就一不小心成為了全球升力係數最大的戰鬥機,為了將升力係數提升到2.0也是殲-20採用鴨翼的原因之一,與此同時殲-20的機動性也得到了很大的提升,使得其可操控性完全優於其他五代機。

鴨翼不影響隱身效果

其實,從某種意義上來說殲-20戰機的鴨翼只是將常規佈局的水平尾翼放到了機翼的前面,而殲-20的鴨翼和F-22的水平尾翼一樣,在平飛的時候對戰機本身的隱身效果影響並不大,只有在機動飛行轉動鴨翼時採用影響,而F-22的水平尾翼在擺動時也會影響它原來的隱身效果。

總之,殲-20戰機採用鴨翼可以說是我們對性能追求最優的結果,彌補發動機推力不足、提升戰機總體升力、提升戰機的機動性等,而且殲-20戰機採用的鴨翼與F-22那個巨大的水平尾翼一樣,在平飛時並不影響其本身的隱身效果,所以各位也不必對此耿耿於懷。


天下布武


殲-20作為我國空軍最重要的隱身戰機,已經讓空軍跟美俄兩大軍事強國並駕齊驅,也是我國在隱身戰機引領世界的潮流,殲20戰機已經攀登到我國空軍戰鬥機的最高傑作和巔峰。現在,我國殲-10戰機和殲-20戰機都裝備著鴨翼,經過殲-10戰機在前面十年測試,再到殲-20戰機鴨翼成功運用,而且還是裝備到我國最先進的隱身戰機。可見,鴨翼佈局好處絕對大於弊。

根據美國六代機研製計劃和氣動佈局,將來也將採用鴨翼佈局,而在美國隱身戰機F-22和F-35卻看不到其鴨翼佈局,為何偏偏裝備到第六代戰機。這說明美軍也對鴨翼佈局有著相當研究,而不裝備在五代戰機,主要就是五代戰機已經定型不可能推到重來,而下一代隱身戰機將是各國追逐的焦點,這也不難理解我國鍾愛鴨翼佈局。

殲-20戰機鴨翼前後緣角度,這對戰機進一步降低RCS反射大有益處,在面對雷達波探測之時,其尾翼保持在主翼相同面,在尾翼和主翼相同遮蔽下,這對其尾翼和主翼減弱雷達也是相當有好處,在面對米波雷達更加有隱身的好處。

鴨翼氣動佈局也是平衡戰機外形最重要的一步,對殲-20戰機來說,提高其爬升升力和機動性,這對於殲-20戰機大角度切入和超音速巡航能力非常重要。畢竟,我國發動機確實不如美俄兩國,鴨翼佈局正好彌補其缺點。之前,殲-20戰機飛行員曾經說過,進入超音速巡航就是殲-20戰機天下,可見殲-20戰機超音速巡航也是有鴨翼的功勞。

殲-20戰機作為所有五代隱身戰機中首個採用鴨翼佈局,這在F-22、F35,、蘇-57等常規佈局隱形戰機面前想的不合時宜。隨著,美國第六代戰機加入鴨翼佈局行列,未來世界各國也將跟隨美國潮流加入。但是,殲-20戰機首開先河,對美國也有啟示。


沐風談兵論道


獨步全球的無尾鴨式佈局!再加上可動邊條翼!加全動垂尾!加DSI進氣道!加雙腹鰭!氣動佈局獨步全球!升力係數達到空前的2.0遠超F22A的1.5!超音速性能世界第一!亞音速和跨音速性能一流兒!其飛控品質遠優於F22A和蘇57!不單單是為了加鴨翼而加鴨翼!中國對殲20的氣動佈局的需求而採用了無尾鴨式佈局!有人說鴨翼破壞隱身!美帝最著名的話但願鴨翼長在敵國的飛機上!不是美帝不想用也不是鴨翼破壞隱身!恰恰相反美帝真想用!怎麼滴也比F22A的兩扇巨大的V型垂尾隱身多了!真正原因是鴨式佈局控制率太複雜了!美帝搞不定!中國這方面真比美帝領先幾十年!中國遠遠超越美帝!鴨式佈局上!高盧雞不錯!但是也遠不如中國![打臉][打臉][打臉]



BIRD


鴨式佈局的隱身戰機,目前中國可以說是獨一份。其實鴨式佈局也有其自身的好處,最大的好處就是額外的產生了兩組空氣渦流,牢牢的從主翼面上流過,為戰機提供了更好的升力。但最早殲20增加了這對鴨翼,也可謂是無奈之舉。

鴨式佈局的好處有什麼?好處就是為動力不足的戰機提供額外的飛行升力,讓無法依靠單純動力輸出的飛機,能夠獲得足夠的能量與機動力,相對的身為隱身戰機的殲20同樣不例外。

最開始的時候,由於國產發動機的不給力,中國只能使用兩臺從俄羅斯進口的發動機,但殲20終歸是要安裝國產發動機的,為了彌補未來發動機動力不足的問題,在設計之初就將鴨式佈局融入其中,也算是對數值的平衡做出一些彌補。

另外就是技術的成熟,雖然目前世界上有不少的國家都利用了鴨式佈局,但在這方面中國的技術是最成熟的,所以把成熟的技術設計放在一架全新的戰鬥機上,可以有效的提高戰機試飛研製的成功幾率。

綜上所述:之所以殲20要上鴨式佈局,起初是無可奈何,但後來就變成了錦上添花。


九品侍衛


自從人類發明飛機以來,其主要問題就是解決飛機的升力問題,解決飛機的氣動性能。飛機的升力就是靠機翼上下的空氣流速差而產生,這空氣流速差值越大,產生的升力越大。產生這差值在於機翼的翼型、機翼的仰角、空氣與機翼的相對流速,相對流速與發動機推力有關,發動機的推力作用的大小又與飛機的氣動外形設計有直接關係,因空氣的阻力是速度的平方,速度越大,阻力是平方的增長。飛機氣動外形設計決定發動機推力的利用率高與低。故此,要做好一架飛機,首先必須做好飛機的氣動設計,優異的結構設計,採用高強度的輕質材料減輕重量,提高升力的利用。那些所謂“只要發動機好,板磚都能飛”、“發動機不好,靠氣動補”都是一些無知與智障言論,認為美國航發好的,見過美國的飛機不用機翼了嗎?美國的飛機就不用遵守氣動法則?f22戰機物理尺寸比殲20小,f119發動機推力是世界前列,其速度、機動性、敏捷性、航程不如殲20,原因就是氣動設計不如殲20,比如蝶形機翼在超音速下不如三角翼,梯形垂尾就不如後掠式全動垂尾。

萊特兄弟發明的世界第一架飛機,就是鴨式佈局的飛機,除了機翼產生升力外,飛機的鴨翼也產生升力。鴨式佈局也稱之抬式飛機,其意是前後機翼產生升力抬起飛機,不像常規式飛機水平尾翼在飛行中產生負升力。飛機分兩大類常規式佈局與鴨式佈局飛機,鴨式佈局飛機在發明後沒有廣泛利用,主要是操作控制複雜,鴨翼有兩種功能,配平與俯仰。不像常規式飛機的尾翼,有自動配平功能。隨著飛行速度越來越快,人力操作根本無法控制鴨翼。

隨著科技進步,戰機從螺旋槳的亞音速時代進入超音速時代,亞音速飛機的升力特性滿足不了超音速飛行特性,比如,亞音速的機翼要求大展弦比後掠角度小,而超音速則要求機翼大後掠,小展弦比。為滿足亞音速與超音速的飛行要求,利用渦流增升進入氣動設計的視野,比如利用邊條翼產生的脫體渦、進氣口尖角產生的渦流、特別是利用鴨翼產生的強大的渦流流過機翼上產生的增生升力,而且還有跨音速阻力小、配平阻力小,機動性、敏捷性遠優於常規式戰機,這就是鴨式佈局在氣動上優異之處。80年代美國的鴨式佈局的x31試驗機,就大比分戰勝經改裝過的f18戰機。鴨式佈局飛機也帶來了操控異常複雜,其風險遠大於常規式飛機,在電傳飛控不成熟時代,鴨式飛機基本是無法操控的,如今鴨式電傳飛控也遠遠複雜於常規式電傳飛控。

殲20採用鴨翼,正是利用了鴨式佈局在氣動設計中優異的升力特徵。





清風雲淡霞滿天


很多的人覺得我們的飛機和美俄的戰機不一樣的主要原因是人家是常規佈局的,而我們是鴨式佈局的,從而推導出一系列的中國發動機不行的結論。


其實呢,並不是完全是這樣的,甚至說兩者都沒有直接關係。要想弄清這件事就得了解下飛機的控制原理了。

對於飛機的升降俯仰基本上都是靠升降舵來完成的,這個升降舵裝在飛機的尾部叫做水平尾翼,如果裝在飛機的前部就叫做鴨翼了。


升降舵的氣動中心的位置到飛機升力中心的位置的距離叫做升降力矩(xWC),這個概念先記下來。


我們的飛機設計,主要是三角翼設計,從殲-7開始就是。

只不過,殲-7是常規三角翼佈局,這個佈局有水平尾翼的位置,然而我們為了追求更大的機翼載荷,擴大了三角翼的面積,於是就成了類似於幻影2000的佈局。這個佈局實際上也是一個主流的戰鬥機佈局。

但問題來了——三角翼無尾翼佈局升降舵被設計在主翼後緣。這樣一來飛機的升降力矩就大幅度的縮短了。升降舵的效率就大幅度降低。


於是幻影2000這類的戰鬥機就需要做出改變來提高機動性了。

最典型的一個例子就是以色列的幼獅戰鬥機,它脫胎於幻影戰機的設計。

在機身前部增加了鴨翼。這樣升降力矩就由鴨翼到主翼的升力中心就大大的延長了。


很多三角翼佈局的飛機現在都是採用鴨翼的設計。

實際上就是大翼載的前提下提高機動性的設計。

同時鴨翼還有一個好處——增升力。

我們來看一架鴨式佈局戰機在飛行的時候,由於鴨翼對氣流的擾動造成了主翼上的空氣氣壓降低,這樣,主翼就可以獲得更大的升力。


當然了,有一句話是特別的誤導大家的“鴨翼最好要裝在別的飛機上”。

這句話實際上是沒有真正的出處的。

如果儘量往前放能取得更好的升力和控制效果的話,那麼現在的戰機都有更大的前部空間支持鴨翼前移,而非採用近耦的設計。看圖是不是就明白“鴨翼最好要裝在別的飛機上”是一句誤導人的話了呢?



所以說,殲20前面為什麼要加鴨翼——就是在獲得足夠大的機翼載荷後能夠繼續保持高機動性的設計。


軍武數據庫


很多軍事愛好者都發現了一個問題,那就是中國的飛機基本上都是鴨翼佈局,當然這個佈局基本上是最近二十年的常用佈局,在九十年代之前的產品基本上我們沒有使用,只是在殲二十和殲十戰機上面有使用這種佈局,而外國的飛機基本上不使用這種,特別是在隱身戰機上面,鴨翼佈局其實會影響隱身效果,增加一定的雷達反射面。


明明知道鴨翼佈局會影響隱身效果,但是我們為什麼還要使用呢,其實這是考慮到我們的痛處發動機推力不足,沒有成熟的矢量發動機的前提下,為了提高飛機的機動性能,所以只能無奈的選擇影響隱身的鴨翼佈局來彌補發動機問題的缺陷,這也是沒有辦法的事情,畢竟發動機技術一直都是我們的短板,雖然說這些年一直在不斷的投入研究,但是進展的確跟不上主流。


飛機不只是要求飛得高飛的快,還要的是有強大的機動性能,這些都直接由發動機好壞決定的,好的發動機不但可以提供強大的推力,還能提供超強的機動性,在這方面美國和俄羅斯的飛機都是非常出眾的機動性,能做出各種難度非常高的動作,所以發動機好壞直接影響到飛機的性能高低,為什麼美國飛機不使用鴨翼佈局,原因就是因為發動機夠立力,足以滿足飛機的各種需求,所以不需要使用這種佈局。

我們不一樣我們在發動機技術上面跟美國有很大的差距,主要是在發動機材料配置上面,還有就是在發動機配件加工技術上面,燃燒爐的燃燒率高低上面,總之在這些方面我們還需要加大這方面的投入研發去突破,鴨翼佈局其實就是為了彌補發動機技術的不足而使用的,如果我們的發動機技術達到相應的水平,也不會真正的去考慮這種鴨翼佈局了。

殲二十之所以使用這個佈局本身就是一種無奈,隱身戰機本來就是雷達反射面越小越好,鴨翼佈局影響隱身效果,我們其實也是很明白這個道理的,但是沒辦法沒有成熟的發動機技術,為了達到一定的機動性能,只能通過使用鴨翼佈局來彌補不足,目前的確是這樣的,未來我們的發動機技術成熟以後,這種無奈就不會存在了,現在發憤圖強才是主要的。


無法超越的足跡


中國空軍在制空戰機的選擇上,歷來有注重機動性的慣例。在航空工業自主開發第三代戰機時,就引入了鴨翼式氣動佈局設計,成功作品就是成飛的殲-10戰鬥機,經過實際使用後,鴨翼式氣動佈局設計的優點被後續的四代機殲-20得以延續。

先來看看鴨翼式氣動佈局相對傳統氣動佈局設計有什麼樣的優點。鴨翼式氣動佈局設計是現代戰鬥機的典型氣動佈局之一,彙總起來主要有以下幾點獨到的優勢:第一點,鴨翼式氣動佈局可以提升飛機的總升力,改善該類氣動佈局飛機的升力特性。其實原理很簡單,主翼前邊增加一對小鴨翼在自身能提供一定升力的同時,氣流經過鴨翼在主翼的表面產生渦流,使得主翼上下表面的壓力差增大,從而提升整個氣動佈局的升力特性。

第二點,平衡安定性有助於提升飛機的操縱性。在飛機設計中,操縱性和安定性本身就是一對矛盾,理論上安定性越好飛機的操縱性越差,兩者成反比例關係。鴨翼式飛機需要在飛行過程中不斷的根據飛機的姿態調整鴨翼的偏轉角度,飛機的操縱響應能力得到改善;但同時帶來的了對飛機操縱系統有較高的要求的問題。

第三點,一定程度提升飛機的機動性能。由於整個氣動佈局本身就是靜不穩定性的,因而鴨翼式氣動佈局對於飛機在大仰角狀態下的機動以及飛機的滾轉性能都有很大助益,這對於飛機在空戰中的作用尤為明顯。

在談及上述幾大優勢的同時,也有必要提及一下鴨翼式佈局的缺點。鴨翼式氣動佈局缺點在於更多的在考驗飛機的飛控性能,因而有了美國人講的“鴨翼最好是用在別人的飛機”的說法;對於四代機來說,鴨翼佈局最大的缺陷就在於影響隱身性能,主要是體現在機頭迎頭方向,並不好進行處理。這也就有了很多人糾結為什麼殲-20鶴立雞群有對小鴨翼。

殲-20之所以採用鴨翼式佈局設計,很大程度上和其最初的設計定位有直接的關係。毫不避諱的說,殲-20在研發之初,其所選用的參照戰機型號就是美國的F-22,而F-22正是以其超強的機動性能而著稱的,其機動性又來源於強勁的發動機;因而殲-20在設計時考慮到機動性不能低於美製F-22,在沒有強勁的發動機支撐的條件下,只能發動機不夠氣動來湊。

最近很流行一種說法,我們最早在國內對於F-22的升力係數有誤差,原本一直認為F-22升力係數大於2,結果後來發現實際只有1.5,因而殲-20在設計的時候是瞄準F-22超過2的指標設計的。無論這種說法正假如何,從理論上應證了殲-20使用鴨翼的效果,那就是鴨翼佈局優異的升力特性,在當時的技術條件下,也是升力係數唯一有可能超越2的方案。

有關隱身性問題,殲-20不如F-22是一個不容爭辯的事實,目前網傳的殲-20隱身數據大多來源於猜測,官方並沒有公開相關信息。但從官方對於殲-20的定位來看,“高隱身、高機動、高態勢感知”,可以看出官方對於殲-20的隱身性還是很滿意的。其實殲-20上使用的鴨翼佈局有別於殲-10版本,而是在鴨翼與主翼之間增加了升力體邊條,因而其氣動佈局全程為“小展弦比升力體邊條鴨翼式氣動佈局”,兼顧了隱身和機動性之間的矛盾。

前文我們提到了殲-20的研發目標就是美製F-22戰鬥機,因而我國在設計過程中極為注重戰機的高機動性和高敏捷性,鴨翼式佈局配合全動式垂尾、特有的腹鰭以及較大的機身長寬比,這些設計綜合起來帶來的技術優勢就是殲-20具有超強的機動性和理論上較高的最大飛行速度;在沒有換裝配套發動機的基礎上,依然能在殲-20飛行員嘴中聽到“一旦進入超音速就是它的天下”的高度評價,這就已經說明了問題。

也從層面印證了殲-20首創的“小展弦比升力體邊條鴨翼式氣動佈局”的優越性,鴨翼在殲-20上獲得成功,這和空軍實際使用同樣採用鴨翼式佈局的殲-10有很大的關係,至少解決了飛控問題,性能得到空軍的認可。

在定下較高的技術指標後,想要實現這一指標最直接的就是應用殲-9、殲-10鴨翼式佈局設計的技術積累,首先解決了升力問題,同步拓展飛機的高機動性和敏捷性。在沒有大推力發動機的現實背景下,使用升力係數只有一點幾的常規佈局很難達到預期的設計,由此可見,殲-20使用鴨翼佈局是一條比較切合實際的發展路線。


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