為什麼美國戰鬥機不採用鴨翼佈局?

我也很絕望351


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有一種並不是很靠譜的猜測,也能從某種程度上說明美軍為何不願意採取鴨式佈局:由於俄羅斯、瑞典、法國、以色列和中國的一些戰鬥機都採用了鴨式佈局,美軍不願意起用類似佈局的飛機,以給外界“美軍抄襲模仿其他國家”的把柄。換句話說,美國人是為了面子,而不願意採取這種付出和收益成正比的優秀氣動佈局,特別是在航發有著極大優勢的情況下,是否採取鴨式佈局對於美軍的戰鬥力影響並不大,而政治正確在此時就能夠起到決定性的影響。

首先需要了解什麼是鴨翼佈局,簡單來說便是採用了鴨翼,或者說是鴨式佈局的飛機。鴨式佈局通常指將水平尾翼放置在主翼之前機頭兩側的飛機佈局,而放在主翼之前的這對水平尾翼就被稱作是鴨翼。這對翼面所能夠起到的作用,是確保飛機不易失速,可控飛行迎角比較大,簡化飛機駕駛流程,保證飛行安全。同時,由於鴨翼會產生特定的渦流,因此採用鴨式佈局的飛機升阻比較大,飛機爬升時鴨翼還可以提供抬頭力矩平衡低頭力矩。

但是鴨翼的缺點也非常明顯:上文曾提到鴨翼會產生特殊的渦流,正是這個渦流影響了鴨式佈局的穩定性。鴨式佈局的飛機,鴨翼、機翼和尾翼之間會存在極為複雜的干擾氣流,因此必須要經過大量的實驗和計算,才能夠得出一個相對來說較為出色的機身設計。即便得出了能夠確保機翼之間的完美數據,鴨式飛機也存在著飛控系統複雜、著陸性能較差等問題。換句話說,鴨式佈局是一種好壞分明的飛機設計。

而美國作為世界上航空科學技術最為發達的國家,對於鴨式佈局的研究要比全世界大部分國家都要深。早在1984年,美國麥道公司就曾以F-15戰機為模板改進出了一款帶鴨翼的戰機NF-15B“敏捷鷹”。美國人通過這款戰機成功驗證了鴨式佈局的優點所在,NF-15B有著驚人的32噸起飛重量,4500公里的超大航程,以及更短的滑跑距離。可以說,這種鴨式佈局,一度讓美軍感到心動。

因此,美國人並非看不上鴨翼,相反還曾在鴨翼佈局上嚐到過甜頭。當然,美國人至今沒有列裝一款鴨翼佈局的飛機,這在某些層面影響了人們對於美國人看待鴨式佈局的看法,誤認為美軍看不上鴨式佈局也是很正常的。但是接下來的一個問題其實更為關鍵:為何美軍沒有列裝鴨式佈局的飛機。

原因也很簡單,那就是美國人在航空發動機領域領先全世界。由於有著極為強勁澎湃的航空發動機,美軍戰機的起飛重量能夠得到最低限度的保證,無需依靠鴨式佈局來彌補飛機性能的不足。而這和中國的殲-20剛好形成了對比。有說法認為,殲-20的種種優秀的氣動設計,實際上都是為了彌補發動機推力的不足。中國航空發動機的落後令中國戰機的研發也受到了相當程度的侷限。


科羅廖夫


鴨式佈局,突出機動性,還有一個根本原因,動力不足。美國為什麼不用鴨式佈局?因為動力足夠。殲十試飛員就說,美國動力太好了,一塊磚頭也能飛起來。

人們很討厭美國總統的性格,尤其是特朗普,但是美國技術真的很厲害。比如美國的F22,發動機推重比達到10,這可是20年前的產品,20年後的今天,世界也達不到,只能自己超越自己,F35的發動機推重比正在向15邁進。據有關專家分析,美國下一代的戰鬥機推重比可能達到20。其實我不是專家,我也能推測出來,都到15了,下一步難道不最小是20嗎?

有人說不對呀,歐洲三劍客不也是鴨式佈局嗎?他們都是動力不足嗎?基本都是。陣風和鷹獅肯定是動力不足,當然也包括傳統,比如瑞典以前的戰鬥機龍式,就造得比較離奇。

而颱風戰鬥機是個例外,他的動力並不弱,推重比達到了9,現在可能到10了。颱風和其他兩位不一樣,他們要的是多功能,而颱風側重的是截機,這也為什麼颱風的鴨翼那麼靠前。上世紀80年代研製的颱風,對手是蘇聯的蘇27,蘇27機動性太強了,所以颱風要的是更強的機動性,至少能較量一番。

至於6代的戰鬥機,美國也不可能做鴨翼佈局,至於人們看到的,只是電腦製作的,只是方案之一,只是和世界瞎忽悠而已。你信嗎?反正我信!



大志遠思想空間


這是一個爭論了很長時間的問題,不過隨著美國波音和洛馬聯合打造的六代機出現,如圖,頑固地不設鴨翼的美國,在兩型五代機設計敗下陣來,開始痛定痛定,也有了屬於自己的鴨翼飛機。瞧瞧,還是鴨翼好吧?不只機動性能提高,而且有助於飛機自身安全,有百利無一害,那種所謂鴨翼破壞隱身的說法,終得塵埃落定。鴨翼最好裝在敵人的飛機上,此說,多少學者翻遍所有的參考資料,也終於沒有找到出處,成為無根之木,可見只是氣不過“銀河戰艦”太高端,一些別有用心的小人,拿來當作攻擊它的佳臬而已,致於人家到底說沒說過,已經變得不重要,他們捂著一張被狠狠打臉的紫色麵皮,早就說不出話來。哈哈哈,魂舞大漠為此要大笑三聲,以慶,原來,無知者無畏,謠言從來就不是無風不起呀。

五代機一臺大戲

說不要就不要,技術設計是有傳承的,美國的固執,在洛馬那裡,五代機只為隱身而生。航程可以縮短,機動性能可以不高,F-22為了追求尾噴隱身處理,加裝了笨重的結構件,就是航發不缺先進一點,再也難以遮掩設計的失敗。因此,當終於認識到是一問題,做為一款五代機,只造了180架即草草了事。F-22還有一問題,那便是以為隱身萬能,只能單打獨鬥,它是一個隱身的刺客。打造F-35,注意糾正,作為信息融合體而打造,加之一機三型,致使胖得厲害,被人戲為費電。有的網友說,費電但不笨重,飛起來也蠻靈巧的呀,只是美軍不為機動性著急,但為臃腫不堪犯愁,有了毛病沒法改,牽一髮而動全身。這便是兩型五代機的命運,修,修不好,一天到晚正犯愁,話說沒有鴨翼,也沒什麼好呀。

從來也不要想起

美國戰鬥機,從第一代到第五代,從沒有登峰造極。科技實力最強大的美國,打造起幾代戰鬥機來,生生拼不過蘇俄。五代機不成,六代如何?波音聯合洛馬,開始進入詳細設計階段,傾注重金,也變得有點小心翼翼。三代機不成,打造四代之始,即謹慎從事,沒敢使用變循環發動機,技術上採取了相當保守的設計,結果如此。現在開始經營六代,又會如何?其它不知道,鴨翼成為必須的,沒人考證,是否參照了殲-20的設計,嘻嘻。現實總是比人強,各國戰機設計皆如此,有好的技術思路,都是拿來就用,不好動輒把一頂山寨的帽子輕輕送人。


魂舞大漠


現代的鴨翼戰鬥機其亞音速機動性在性能要求上都是最靠後的(陣風除外)。所以,現代鴨翼戰鬥機的亞音速性能普遍不及常規佈局戰鬥機,實際上是因為總體設計的原因。所以如今對亞音速機動性能要求高的戰鬥機都是常規佈局。為什麼會這樣呢?

上個世紀70年代美國NASA就試飛了一架鴨翼佈局的技術驗證機“HIMAT”,該機達到了2倍於F-16的機動性。要知道F-16的常規機動性是四代機中最好的。實際上鴨翼在亞音速常規機動性能方面的技術潛力是很大的,但是因為一些其他的原因,高機動性鴨翼戰鬥機後來本放棄了。

我們知道,提高亞音速段常規機動性的目的,是提高戰鬥機的格鬥性能,但是鴨翼機雖然有很好的亞音速段機動性潛力,卻不具備壓過常規佈局的高機動性潛力。這是為什麼呢?

20世紀80年代,聯邦德國MBB公司開始研究過失速段機動性對戰鬥機格鬥性能的影響。得出的結論是:擁有良好過失速機動性能的戰鬥機相比沒有過失速機動性能的戰鬥機,其格鬥性能取得了長足的進步。而過失速機動能力是鴨翼最大的短板。與常規佈局的尾翼後於主翼失速不同,鴨翼會先於主翼失速,這意味著鴨翼戰鬥機幾乎不具備進行任何有價值的過失速機動的能力。即使常規佈局戰鬥機的亞音速段常規機動性略遜於鴨翼機,也可以通過過失速機動能力使其不落於下風,這就抵消了鴨翼戰鬥機格鬥性能的優勢。

另一方面,鴨翼佈局的戰鬥機在超音速性能與亞音速性能的取捨上只能擇二其一,如果要綜合考慮各個速度段的飛行性能,則應選擇常規佈局。這就使得鴨翼佈局成為了一種高速戰鬥機採用的氣動佈局。所以你能看到,現代的鴨翼戰鬥機,其亞音速段常規機動性均不及常規佈局戰鬥機,因為其設計理念上就輕視亞音速機動能力。


白虎堂


先說說四代機上美國為啥不用鴨翼,再說說五代機上美國為啥也不用鴨翼。

美國現在服役的四代機就是F-15,F-16與F-18。這三款飛機的設計都是比較早的,在他們研發的時候,現代的鴨翼佈局還沒有成熟,自然也用不上。所謂現代的鴨翼佈局,主要可以分為3個等級:1,陣風和J-10,它們都採用了上置近距耦合鴨翼。2,颱風,遠距耦合鴨翼+邊條。3,J-20,遠距耦合鴨翼+邊條+升力體。陣風和J-10的這種佈局的應用研究至少得等到20世紀70年代中期,這個時候美國一票四代機都服役了,肯定用不上鴨翼了。

五代機上,鴨翼佈局的隱身戰鬥機其設計相當困難,主要體現在計算層面。F-22的設計工作正式開始於1982年,當時的CFD和RCS模擬計算技術還遠不如2000年後這麼成熟,美國人在ATF計劃時期也提出不少鴨翼佈局的方案,不過水平其實不如今天的J-20。當然美國最後確實是依靠其他技術在F-22上做到了驚人的成功。後來F-35也提過鴨翼佈局,實際上現在F-35這個整體佈局的方案就是從鴨翼改過來的。不過並不成功,主要問題在於F-35要三軍通用,鴨翼佈局在著艦方面會有些問題。所以也沒用鴨翼佈局。不過前兩年波音的F/A-XX項目的預研方案就是鴨翼佈局的,六代機可能會用。


貞觀防務


這個問題不是美國人沒有鴨翼的技術,美國人也搞過鴨翼技術。相關的研發水平還不是低,只是美國錯失了發展鴨翼的一個機會,主要原因就在於美軍現役的三代機實際上在上世紀60年代就開始設計了,在那個時候鴨翼技術還並沒有得到推廣,在發展三代時,美國人沒有考慮採用,這個技術應用的相當晚了,在80年代就搞過,相關技術確實取得突破,但是沒有真正的讓美國人滿意,主要就當時的主力戰機已定型,用鴨翼技術進行現代化升級沒必要了,至於新一代戰機已經明確為五代機,鴨翼技術沒有必須非用不了。

美國人在經過利弊取捨之後也放棄了這一技術理念。任何技術都是有利有弊壓抑技術呢,鴨翼雖然在性能上有提高,但是對於飛控的技術有相當的要求,對於成本也有增加,對於美國來說,不會為了使用鴨翼技術付出過多的代價,再說也有代替它的技術,不是非用不可,最終在發展當中,繞過了這個技術門類也是一個很正常的現象。


麥田軍事觀察


鴨翼佈局的飛機,美國人並不是沒有,只不過都是些受關注比較少的技術驗證機。

戰鬥機領域,鴨翼和三角翼氣動佈局已經統治半邊天。如今世界各個航空大國的產品幾乎都脫離了原始戰機氣動佈局的束縛。高機動性、高載荷的鴨翼和三角翼佈局被廣泛應用到新戰機領域。歐洲的颱風、陣風、鷹獅以及中國的殲10、殲20印度的LCA光輝,都是在三角翼和鴨翼佈局上研發而來。而同時的俄羅斯也沒有在新領域落後,它的米格1.44、金雕蘇47,以及新式的蘇30都使用了三角翼、鴨翼佈局。人們印象中似乎只有美國義無反顧的堅持常規佈局。

美國現役的F16、F15、F22以及未來裝備的F35無一例外都是常規佈局的戰鬥機。從早期的常規戰機到後來的隱身戰鬥機,美國空軍似乎非常偏愛以前看慣了的戰鬥機外形。其實,這是外界對美國人的誤解。美國為什麼不採用這些時髦的設計暫且不說,他在這些領域的先進性毋庸置疑。美國關於鴨翼佈局的探索可以追溯到上世紀的八十年代,在巨大成功的F15上改裝出鴨翼佈局,誕生了F15 ACTIVE(也被稱為NF-15B)。

該項目在1984年被當時還如日中天的麥道公司承接,NF-15B的氣動外形和如今的蘇33極為類似,擁有三對翅膀之後起飛重量得到大幅度的提高,達到驚人的32噸(C-130的運載能力也就20多噸),升力提高帶來燃油攜帶量的增加,航程和滑跑距離都有大幅度的改善,4500公里的超大航程秒殺一般的戰術轟炸機,而滑跑距離的減少甚至讓海軍陸戰隊這種挑剔的軍中動心。

當然,除了鴨翼佈局之外還有三角翼也被美國人研究的透明,關於三角翼無平尾佈局,美國人在F16平臺上充分的驗證了它的性能。1982年首飛的F16XL是美國三角翼無水平尾翼的經典,主翼面積增加了1.3倍長度也增加了1.4米,多出來的起飛重量讓它的起飛重量達到22噸,17個武器掛架讓比它重的F15汗顏,它的航程甚至達到了4590公里超過了上文提到的NF-15B,加上變態的掛載能力讓它有了和雙發F15競爭的機會。美國人還在F16XL上做到了法國幻影2000的優良操作性和超機動能力。可以說這真是一款脫胎換骨的戰機。

所以說,美國人並不是我們想象的那樣固步自封,相反它在大多數先進領域比世界上任何國家起步的都早、做得都好,尤其是在戰鬥機研發領域美國人不缺少創意。

其實美國人之所以採用的都是常規佈局,倒也並不是因為看不到鴨翼的好處,只不過是他們認為自身動力足夠充沛,並不完全需要鴨翼來補償機動性罷了。

不知道小兵兵的回答是否叫你滿意!


每日點兵


美國人為什麼不採用鴨式佈局的戰鬥機,這個問題其實困擾了找爹黨很長時間了。實際上美國現在不採用不等於未來永遠不採用,美國人不採用有幾個主要原因:

首先最重要的一個原因是美國人在發展第三四代戰鬥機時,並未完全掌握鴨式佈局。鴨式佈局最重要的近距耦合的理論是1966年提出來的,這個時候F14和F15的發展已經到了一定程度,美國NASA和AIAA研究鴨式佈局的基礎探索論文分別是1975年1978年完成,這個時候還僅僅是搞清楚鴨式佈局近距耦合的一些基本現象和規律,比如上中下鴨翼的特性,鴨翼前後位置的基本特性。這種純理論研究距離型號研究還差很遠的距離,同期瑞典發表了基於JA37的研究,法國發表了基於M2000的類似於鴨翼的三角翼上側板研究、1978年法國發表的基於ACX即陣風設計的論文表明歐洲在這方面比美國領先6-10年。美國在這一時期研究的成果表現在X31驗證機,這架飛機充分表現了美國在鴨式佈局上的研究落後,他在80年代了還竟然是遠距的,和近距耦合這個技術竟然不相關。另一個成果X29太過特殊,鴨式和前掠翼的配合之佳,讓很多飛機設計師很長時間都持懷疑態度。HiMAT無人機是美國在這個領域唯一的高水平的表現,即便這個高水平,因為設計中仍然選擇了後掠翼,因而更加證明美國在此領域研究不深。Ai AA在1978-2003年這一段時間有大量的鴨式佈局飛機草案研究,可以看出研究脈絡到了2000年,都還沒有研究鴨式佈局與邊條的關係.

研究落後只是一個方面,美國從F16時代開始採用的原型機或驗證機競標的規矩,也是導致新佈局的應用不受歡迎的主要原因.新的氣動佈局技術需要相對較長的時間來積累和發展,而ATF和Jsf計劃都證明了唯有選擇比較保守的傳統技術路線才能在這類競爭中笑到最後。實用主義的去向很顯然影響了各飛機公司的研究投入積極性。另外美國航空業兼併太快,原來設計戰鬥機有10幾家,各家都能選擇一個技術突破口積累,而大兼併以後戰鬥機設計團隊不斷合併,弱公司的團隊紛紛解散,飛機設計自然就集中在個別公司的技術擅長的路線上。比如羅馬在22和35上壟斷了戰鬥機行業,它自然會在熟悉的常規佈局上延續發展,無尾三角翼這類僅僅是偶爾涉獵,還主要是在AIAA規劃中明確要取消垂尾平尾這樣的壓力下勉強研究推進的。以前熱衷研究鴨式佈局的麥克唐納,康維爾早已消失在歷史的長河裡了。

最後想說的是,氣動佈局只是實現設計目標的手段之一,未來主義有前途的恰恰是氣動研究上性能最差的無尾三角翼。這個最差的氣動佈局!,一樣能夠通過工業的進步碾壓常規佈局鴨式佈局設計的飛機。因此美國用不用有啥好糾結?


走到哪兒想起你


不知道有沒有聽過有這麼一句話“鴨翼式最好是安在別國的飛機上”,這是一個梗,而這個梗源於美國飛機設計師。當然,美國也曾進行過相關的技術性研究,但並沒有實際應用。分析原因,一句話概括起來就是,我動力充沛的發動機,只要動力夠門板都能飛上天。

有關氣動佈局的優勢要從三代機開始說了,最具代表性的就是蘇聯研發的蘇-27戰鬥機,蘇-27戰鬥機的成名作就是眾所周知的巴黎航展上的“普加喬夫眼鏡蛇動作”,需要強調是這一動作需要關閉飛機的仰角按鈕,無需操作干涉,完全由飛機的氣動特性來完成。

隨後優異的蘇-27中央升力體氣動佈局設計,在俄羅斯和中國後續的三代機發展中被充分借鑑和繼承,分別發展出中俄兩大蘇-27譜系。基本上確立了俄羅斯譜系戰機用氣動佈局來發揮戰機機動性的特徵。

美國人則不同,在蘇聯推出蘇-27戰機之後,美國人就已經開始了四代隱形機的研發工作,並在有關隱形機的理論設計上特別強調了超機動性能,而超機動性是從何而來的?那就是充沛的發動機推力。

下面我們就以美國的四代機經典之作F-22為例進行分析。F-22之所以被稱為最好的隱形戰機,除了其低於0.01平米的雷達反射截面帶來的無與倫比的隱身性能之外,還有一個經典動作,不是常見的“旱地拔蔥”,而是赫布斯特蹬壁機動動作,俗稱“回馬槍”。

有關赫布斯特蹬壁機動,打個比方通俗點講就是,F-22隱形戰機在做赫布斯特蹬壁機動時的轉彎半徑只有140米,而常規戰機的盤旋半徑超過七八百米,甚至在大速度、高升限的情況下可達到一兩千公里。由此足以可見,F-22的機動性有多強悍。

F-22的機動性主要來源於所搭載的大推力F119-PW-100發動機。我們從公開渠道獲取到F-22的升力係數約為1.5左右,並非所吹噓的那般2.0,甚至達不到蘇-27的1.6水平。在升力係數有限的情況下,那麼它的機動性是如何而來的,只有發動機。

F119-PW-100發動機採用三級風扇,最大推力為156千牛,中間推力105千牛,總壓比35,涵道比為0.3,推重比在10-11.5之間。而我們在看看三代機的推重比,中俄大致在7.5左右,歐洲也就是8左右,而F-22的推重比卻至少在10的水平。

目前俄羅斯的蘇-57計劃使用最新的產品-30發動機,根據俄媒披露的消息,該型發動機最早是計劃推力為16噸,但在後續的測試中成功實現了推力超過17噸,基本上接近了F-22的F-119-PW-100型的17.5噸的水平。

在看看美國的另一款隱形戰鬥機F-35,其搭載一臺普惠F-135大推力發動機,加力推力191千牛,中間推力125千牛,推重比10.7左右。正是強大的動力,F-35戰鬥機才能實現垂直/短距起降能力。

相比美製發動機,俄製矢量發動機在推力上正逐步接近美國的水平,但在發動機的壽命以及可維護性上差距就是顯而易見的,比如美國F-35使用的F-135大推力發動機壽命達到了8000小時,而俄製發動機最優秀的產品壽命也剛達到6000小時的水準。

另外,鴨翼式氣動佈局最大的技術缺陷就在於對飛控系統的要求極高,因而有鴨式氣動佈局依靠飛控系統的說法。這也就限制了鴨翼式氣動佈局的發展,要知道鴨翼式佈局早在萊特兄弟發明飛機時就已經出現了,但至今也就那麼幾個型號,經典型號的佔比也遠低於常規佈局飛機。

因此,美國在技術試驗過鴨翼佈局設計後,並沒有實際使用。理由很簡單,美國的發動機技術是國際上的佼佼者,這一點毋庸置疑。美國既然能發展出大推力的優異渦扇發動機,那為什麼還要使用鴨翼呢?徒增技術難度罷了。


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