为什么美国战斗机不采用鸭翼布局?

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有一种并不是很靠谱的猜测,也能从某种程度上说明美军为何不愿意采取鸭式布局:由于俄罗斯、瑞典、法国、以色列和中国的一些战斗机都采用了鸭式布局,美军不愿意起用类似布局的飞机,以给外界“美军抄袭模仿其他国家”的把柄。换句话说,美国人是为了面子,而不愿意采取这种付出和收益成正比的优秀气动布局,特别是在航发有着极大优势的情况下,是否采取鸭式布局对于美军的战斗力影响并不大,而政治正确在此时就能够起到决定性的影响。

首先需要了解什么是鸭翼布局,简单来说便是采用了鸭翼,或者说是鸭式布局的飞机。鸭式布局通常指将水平尾翼放置在主翼之前机头两侧的飞机布局,而放在主翼之前的这对水平尾翼就被称作是鸭翼。这对翼面所能够起到的作用,是确保飞机不易失速,可控飞行迎角比较大,简化飞机驾驶流程,保证飞行安全。同时,由于鸭翼会产生特定的涡流,因此采用鸭式布局的飞机升阻比较大,飞机爬升时鸭翼还可以提供抬头力矩平衡低头力矩。

但是鸭翼的缺点也非常明显:上文曾提到鸭翼会产生特殊的涡流,正是这个涡流影响了鸭式布局的稳定性。鸭式布局的飞机,鸭翼、机翼和尾翼之间会存在极为复杂的干扰气流,因此必须要经过大量的实验和计算,才能够得出一个相对来说较为出色的机身设计。即便得出了能够确保机翼之间的完美数据,鸭式飞机也存在着飞控系统复杂、着陆性能较差等问题。换句话说,鸭式布局是一种好坏分明的飞机设计。

而美国作为世界上航空科学技术最为发达的国家,对于鸭式布局的研究要比全世界大部分国家都要深。早在1984年,美国麦道公司就曾以F-15战机为模板改进出了一款带鸭翼的战机NF-15B“敏捷鹰”。美国人通过这款战机成功验证了鸭式布局的优点所在,NF-15B有着惊人的32吨起飞重量,4500公里的超大航程,以及更短的滑跑距离。可以说,这种鸭式布局,一度让美军感到心动。

因此,美国人并非看不上鸭翼,相反还曾在鸭翼布局上尝到过甜头。当然,美国人至今没有列装一款鸭翼布局的飞机,这在某些层面影响了人们对于美国人看待鸭式布局的看法,误认为美军看不上鸭式布局也是很正常的。但是接下来的一个问题其实更为关键:为何美军没有列装鸭式布局的飞机。

原因也很简单,那就是美国人在航空发动机领域领先全世界。由于有着极为强劲澎湃的航空发动机,美军战机的起飞重量能够得到最低限度的保证,无需依靠鸭式布局来弥补飞机性能的不足。而这和中国的歼-20刚好形成了对比。有说法认为,歼-20的种种优秀的气动设计,实际上都是为了弥补发动机推力的不足。中国航空发动机的落后令中国战机的研发也受到了相当程度的局限。


科罗廖夫


鸭式布局,突出机动性,还有一个根本原因,动力不足。美国为什么不用鸭式布局?因为动力足够。歼十试飞员就说,美国动力太好了,一块砖头也能飞起来。

人们很讨厌美国总统的性格,尤其是特朗普,但是美国技术真的很厉害。比如美国的F22,发动机推重比达到10,这可是20年前的产品,20年后的今天,世界也达不到,只能自己超越自己,F35的发动机推重比正在向15迈进。据有关专家分析,美国下一代的战斗机推重比可能达到20。其实我不是专家,我也能推测出来,都到15了,下一步难道不最小是20吗?

有人说不对呀,欧洲三剑客不也是鸭式布局吗?他们都是动力不足吗?基本都是。阵风和鹰狮肯定是动力不足,当然也包括传统,比如瑞典以前的战斗机龙式,就造得比较离奇。

而台风战斗机是个例外,他的动力并不弱,推重比达到了9,现在可能到10了。台风和其他两位不一样,他们要的是多功能,而台风侧重的是截机,这也为什么台风的鸭翼那么靠前。上世纪80年代研制的台风,对手是苏联的苏27,苏27机动性太强了,所以台风要的是更强的机动性,至少能较量一番。

至于6代的战斗机,美国也不可能做鸭翼布局,至于人们看到的,只是电脑制作的,只是方案之一,只是和世界瞎忽悠而已。你信吗?反正我信!



大志远思想空间


这是一个争论了很长时间的问题,不过随着美国波音和洛马联合打造的六代机出现,如图,顽固地不设鸭翼的美国,在两型五代机设计败下阵来,开始痛定痛定,也有了属于自己的鸭翼飞机。瞧瞧,还是鸭翼好吧?不只机动性能提高,而且有助于飞机自身安全,有百利无一害,那种所谓鸭翼破坏隐身的说法,终得尘埃落定。鸭翼最好装在敌人的飞机上,此说,多少学者翻遍所有的参考资料,也终于没有找到出处,成为无根之木,可见只是气不过“银河战舰”太高端,一些别有用心的小人,拿来当作攻击它的佳臬而已,致于人家到底说没说过,已经变得不重要,他们捂着一张被狠狠打脸的紫色面皮,早就说不出话来。哈哈哈,魂舞大漠为此要大笑三声,以庆,原来,无知者无畏,谣言从来就不是无风不起呀。

五代机一台大戏

说不要就不要,技术设计是有传承的,美国的固执,在洛马那里,五代机只为隐身而生。航程可以缩短,机动性能可以不高,F-22为了追求尾喷隐身处理,加装了笨重的结构件,就是航发不缺先进一点,再也难以遮掩设计的失败。因此,当终于认识到是一问题,做为一款五代机,只造了180架即草草了事。F-22还有一问题,那便是以为隐身万能,只能单打独斗,它是一个隐身的刺客。打造F-35,注意纠正,作为信息融合体而打造,加之一机三型,致使胖得厉害,被人戏为费电。有的网友说,费电但不笨重,飞起来也蛮灵巧的呀,只是美军不为机动性着急,但为臃肿不堪犯愁,有了毛病没法改,牵一发而动全身。这便是两型五代机的命运,修,修不好,一天到晚正犯愁,话说没有鸭翼,也没什么好呀。

从来也不要想起

美国战斗机,从第一代到第五代,从没有登峰造极。科技实力最强大的美国,打造起几代战斗机来,生生拼不过苏俄。五代机不成,六代如何?波音联合洛马,开始进入详细设计阶段,倾注重金,也变得有点小心翼翼。三代机不成,打造四代之始,即谨慎从事,没敢使用变循环发动机,技术上采取了相当保守的设计,结果如此。现在开始经营六代,又会如何?其它不知道,鸭翼成为必须的,没人考证,是否参照了歼-20的设计,嘻嘻。现实总是比人强,各国战机设计皆如此,有好的技术思路,都是拿来就用,不好动辄把一顶山寨的帽子轻轻送人。


魂舞大漠


现代的鸭翼战斗机其亚音速机动性在性能要求上都是最靠后的(阵风除外)。所以,现代鸭翼战斗机的亚音速性能普遍不及常规布局战斗机,实际上是因为总体设计的原因。所以如今对亚音速机动性能要求高的战斗机都是常规布局。为什么会这样呢?

上个世纪70年代美国NASA就试飞了一架鸭翼布局的技术验证机“HIMAT”,该机达到了2倍于F-16的机动性。要知道F-16的常规机动性是四代机中最好的。实际上鸭翼在亚音速常规机动性能方面的技术潜力是很大的,但是因为一些其他的原因,高机动性鸭翼战斗机后来本放弃了。

我们知道,提高亚音速段常规机动性的目的,是提高战斗机的格斗性能,但是鸭翼机虽然有很好的亚音速段机动性潜力,却不具备压过常规布局的高机动性潜力。这是为什么呢?

20世纪80年代,联邦德国MBB公司开始研究过失速段机动性对战斗机格斗性能的影响。得出的结论是:拥有良好过失速机动性能的战斗机相比没有过失速机动性能的战斗机,其格斗性能取得了长足的进步。而过失速机动能力是鸭翼最大的短板。与常规布局的尾翼后于主翼失速不同,鸭翼会先于主翼失速,这意味着鸭翼战斗机几乎不具备进行任何有价值的过失速机动的能力。即使常规布局战斗机的亚音速段常规机动性略逊于鸭翼机,也可以通过过失速机动能力使其不落于下风,这就抵消了鸭翼战斗机格斗性能的优势。

另一方面,鸭翼布局的战斗机在超音速性能与亚音速性能的取舍上只能择二其一,如果要综合考虑各个速度段的飞行性能,则应选择常规布局。这就使得鸭翼布局成为了一种高速战斗机采用的气动布局。所以你能看到,现代的鸭翼战斗机,其亚音速段常规机动性均不及常规布局战斗机,因为其设计理念上就轻视亚音速机动能力。


白虎堂


先说说四代机上美国为啥不用鸭翼,再说说五代机上美国为啥也不用鸭翼。

美国现在服役的四代机就是F-15,F-16与F-18。这三款飞机的设计都是比较早的,在他们研发的时候,现代的鸭翼布局还没有成熟,自然也用不上。所谓现代的鸭翼布局,主要可以分为3个等级:1,阵风和J-10,它们都采用了上置近距耦合鸭翼。2,台风,远距耦合鸭翼+边条。3,J-20,远距耦合鸭翼+边条+升力体。阵风和J-10的这种布局的应用研究至少得等到20世纪70年代中期,这个时候美国一票四代机都服役了,肯定用不上鸭翼了。

五代机上,鸭翼布局的隐身战斗机其设计相当困难,主要体现在计算层面。F-22的设计工作正式开始于1982年,当时的CFD和RCS模拟计算技术还远不如2000年后这么成熟,美国人在ATF计划时期也提出不少鸭翼布局的方案,不过水平其实不如今天的J-20。当然美国最后确实是依靠其他技术在F-22上做到了惊人的成功。后来F-35也提过鸭翼布局,实际上现在F-35这个整体布局的方案就是从鸭翼改过来的。不过并不成功,主要问题在于F-35要三军通用,鸭翼布局在着舰方面会有些问题。所以也没用鸭翼布局。不过前两年波音的F/A-XX项目的预研方案就是鸭翼布局的,六代机可能会用。


贞观防务


这个问题不是美国人没有鸭翼的技术,美国人也搞过鸭翼技术。相关的研发水平还不是低,只是美国错失了发展鸭翼的一个机会,主要原因就在于美军现役的三代机实际上在上世纪60年代就开始设计了,在那个时候鸭翼技术还并没有得到推广,在发展三代时,美国人没有考虑采用,这个技术应用的相当晚了,在80年代就搞过,相关技术确实取得突破,但是没有真正的让美国人满意,主要就当时的主力战机已定型,用鸭翼技术进行现代化升级没必要了,至于新一代战机已经明确为五代机,鸭翼技术没有必须非用不了。

美国人在经过利弊取舍之后也放弃了这一技术理念。任何技术都是有利有弊压抑技术呢,鸭翼虽然在性能上有提高,但是对于飞控的技术有相当的要求,对于成本也有增加,对于美国来说,不会为了使用鸭翼技术付出过多的代价,再说也有代替它的技术,不是非用不可,最终在发展当中,绕过了这个技术门类也是一个很正常的现象。


麦田军事观察


鸭翼布局的飞机,美国人并不是没有,只不过都是些受关注比较少的技术验证机。

战斗机领域,鸭翼和三角翼气动布局已经统治半边天。如今世界各个航空大国的产品几乎都脱离了原始战机气动布局的束缚。高机动性、高载荷的鸭翼和三角翼布局被广泛应用到新战机领域。欧洲的台风、阵风、鹰狮以及中国的歼10、歼20印度的LCA光辉,都是在三角翼和鸭翼布局上研发而来。而同时的俄罗斯也没有在新领域落后,它的米格1.44、金雕苏47,以及新式的苏30都使用了三角翼、鸭翼布局。人们印象中似乎只有美国义无反顾的坚持常规布局。

美国现役的F16、F15、F22以及未来装备的F35无一例外都是常规布局的战斗机。从早期的常规战机到后来的隐身战斗机,美国空军似乎非常偏爱以前看惯了的战斗机外形。其实,这是外界对美国人的误解。美国为什么不采用这些时髦的设计暂且不说,他在这些领域的先进性毋庸置疑。美国关于鸭翼布局的探索可以追溯到上世纪的八十年代,在巨大成功的F15上改装出鸭翼布局,诞生了F15 ACTIVE(也被称为NF-15B)。

该项目在1984年被当时还如日中天的麦道公司承接,NF-15B的气动外形和如今的苏33极为类似,拥有三对翅膀之后起飞重量得到大幅度的提高,达到惊人的32吨(C-130的运载能力也就20多吨),升力提高带来燃油携带量的增加,航程和滑跑距离都有大幅度的改善,4500公里的超大航程秒杀一般的战术轰炸机,而滑跑距离的减少甚至让海军陆战队这种挑剔的军中动心。

当然,除了鸭翼布局之外还有三角翼也被美国人研究的透明,关于三角翼无平尾布局,美国人在F16平台上充分的验证了它的性能。1982年首飞的F16XL是美国三角翼无水平尾翼的经典,主翼面积增加了1.3倍长度也增加了1.4米,多出来的起飞重量让它的起飞重量达到22吨,17个武器挂架让比它重的F15汗颜,它的航程甚至达到了4590公里超过了上文提到的NF-15B,加上变态的挂载能力让它有了和双发F15竞争的机会。美国人还在F16XL上做到了法国幻影2000的优良操作性和超机动能力。可以说这真是一款脱胎换骨的战机。

所以说,美国人并不是我们想象的那样固步自封,相反它在大多数先进领域比世界上任何国家起步的都早、做得都好,尤其是在战斗机研发领域美国人不缺少创意。

其实美国人之所以采用的都是常规布局,倒也并不是因为看不到鸭翼的好处,只不过是他们认为自身动力足够充沛,并不完全需要鸭翼来补偿机动性罢了。

不知道小兵兵的回答是否叫你满意!


每日点兵


美国人为什么不采用鸭式布局的战斗机,这个问题其实困扰了找爹党很长时间了。实际上美国现在不采用不等于未来永远不采用,美国人不采用有几个主要原因:

首先最重要的一个原因是美国人在发展第三四代战斗机时,并未完全掌握鸭式布局。鸭式布局最重要的近距耦合的理论是1966年提出来的,这个时候F14和F15的发展已经到了一定程度,美国NASA和AIAA研究鸭式布局的基础探索论文分别是1975年1978年完成,这个时候还仅仅是搞清楚鸭式布局近距耦合的一些基本现象和规律,比如上中下鸭翼的特性,鸭翼前后位置的基本特性。这种纯理论研究距离型号研究还差很远的距离,同期瑞典发表了基于JA37的研究,法国发表了基于M2000的类似于鸭翼的三角翼上侧板研究、1978年法国发表的基于ACX即阵风设计的论文表明欧洲在这方面比美国领先6-10年。美国在这一时期研究的成果表现在X31验证机,这架飞机充分表现了美国在鸭式布局上的研究落后,他在80年代了还竟然是远距的,和近距耦合这个技术竟然不相关。另一个成果X29太过特殊,鸭式和前掠翼的配合之佳,让很多飞机设计师很长时间都持怀疑态度。HiMAT无人机是美国在这个领域唯一的高水平的表现,即便这个高水平,因为设计中仍然选择了后掠翼,因而更加证明美国在此领域研究不深。Ai AA在1978-2003年这一段时间有大量的鸭式布局飞机草案研究,可以看出研究脉络到了2000年,都还没有研究鸭式布局与边条的关系.

研究落后只是一个方面,美国从F16时代开始采用的原型机或验证机竞标的规矩,也是导致新布局的应用不受欢迎的主要原因.新的气动布局技术需要相对较长的时间来积累和发展,而ATF和Jsf计划都证明了唯有选择比较保守的传统技术路线才能在这类竞争中笑到最后。实用主义的去向很显然影响了各飞机公司的研究投入积极性。另外美国航空业兼并太快,原来设计战斗机有10几家,各家都能选择一个技术突破口积累,而大兼并以后战斗机设计团队不断合并,弱公司的团队纷纷解散,飞机设计自然就集中在个别公司的技术擅长的路线上。比如罗马在22和35上垄断了战斗机行业,它自然会在熟悉的常规布局上延续发展,无尾三角翼这类仅仅是偶尔涉猎,还主要是在AIAA规划中明确要取消垂尾平尾这样的压力下勉强研究推进的。以前热衷研究鸭式布局的麦克唐纳,康维尔早已消失在历史的长河里了。

最后想说的是,气动布局只是实现设计目标的手段之一,未来主义有前途的恰恰是气动研究上性能最差的无尾三角翼。这个最差的气动布局!,一样能够通过工业的进步碾压常规布局鸭式布局设计的飞机。因此美国用不用有啥好纠结?


走到哪儿想起你


不知道有没有听过有这么一句话“鸭翼式最好是安在别国的飞机上”,这是一个梗,而这个梗源于美国飞机设计师。当然,美国也曾进行过相关的技术性研究,但并没有实际应用。分析原因,一句话概括起来就是,我动力充沛的发动机,只要动力够门板都能飞上天。

有关气动布局的优势要从三代机开始说了,最具代表性的就是苏联研发的苏-27战斗机,苏-27战斗机的成名作就是众所周知的巴黎航展上的“普加乔夫眼镜蛇动作”,需要强调是这一动作需要关闭飞机的仰角按钮,无需操作干涉,完全由飞机的气动特性来完成。

随后优异的苏-27中央升力体气动布局设计,在俄罗斯和中国后续的三代机发展中被充分借鉴和继承,分别发展出中俄两大苏-27谱系。基本上确立了俄罗斯谱系战机用气动布局来发挥战机机动性的特征。

美国人则不同,在苏联推出苏-27战机之后,美国人就已经开始了四代隐形机的研发工作,并在有关隐形机的理论设计上特别强调了超机动性能,而超机动性是从何而来的?那就是充沛的发动机推力。

下面我们就以美国的四代机经典之作F-22为例进行分析。F-22之所以被称为最好的隐形战机,除了其低于0.01平米的雷达反射截面带来的无与伦比的隐身性能之外,还有一个经典动作,不是常见的“旱地拔葱”,而是赫布斯特蹬壁机动动作,俗称“回马枪”。

有关赫布斯特蹬壁机动,打个比方通俗点讲就是,F-22隐形战机在做赫布斯特蹬壁机动时的转弯半径只有140米,而常规战机的盘旋半径超过七八百米,甚至在大速度、高升限的情况下可达到一两千公里。由此足以可见,F-22的机动性有多强悍。

F-22的机动性主要来源于所搭载的大推力F119-PW-100发动机。我们从公开渠道获取到F-22的升力系数约为1.5左右,并非所吹嘘的那般2.0,甚至达不到苏-27的1.6水平。在升力系数有限的情况下,那么它的机动性是如何而来的,只有发动机。

F119-PW-100发动机采用三级风扇,最大推力为156千牛,中间推力105千牛,总压比35,涵道比为0.3,推重比在10-11.5之间。而我们在看看三代机的推重比,中俄大致在7.5左右,欧洲也就是8左右,而F-22的推重比却至少在10的水平。

目前俄罗斯的苏-57计划使用最新的产品-30发动机,根据俄媒披露的消息,该型发动机最早是计划推力为16吨,但在后续的测试中成功实现了推力超过17吨,基本上接近了F-22的F-119-PW-100型的17.5吨的水平。

在看看美国的另一款隐形战斗机F-35,其搭载一台普惠F-135大推力发动机,加力推力191千牛,中间推力125千牛,推重比10.7左右。正是强大的动力,F-35战斗机才能实现垂直/短距起降能力。

相比美制发动机,俄制矢量发动机在推力上正逐步接近美国的水平,但在发动机的寿命以及可维护性上差距就是显而易见的,比如美国F-35使用的F-135大推力发动机寿命达到了8000小时,而俄制发动机最优秀的产品寿命也刚达到6000小时的水准。

另外,鸭翼式气动布局最大的技术缺陷就在于对飞控系统的要求极高,因而有鸭式气动布局依靠飞控系统的说法。这也就限制了鸭翼式气动布局的发展,要知道鸭翼式布局早在莱特兄弟发明飞机时就已经出现了,但至今也就那么几个型号,经典型号的占比也远低于常规布局飞机。

因此,美国在技术试验过鸭翼布局设计后,并没有实际使用。理由很简单,美国的发动机技术是国际上的佼佼者,这一点毋庸置疑。美国既然能发展出大推力的优异涡扇发动机,那为什么还要使用鸭翼呢?徒增技术难度罢了。


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