歼20和歼15都有鸭翼,两者鸭翼的作用有区别吗?

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两者主要作用不同,歼-20这种鸭翼三角翼布局的机型作用是为了佩平和大仰角飞行的涡流耦合,歼-15这种三翼面布局作用的小鸭翼作用是为了俯仰操作性能。

先说下歼-15/苏-33的小鸭翼,航母舰载机对于起降性能要求较高,他要求舰载机在降落前必须能够进行每秒10米的下降速下降300米左右高度。但是苏-27巨大的升力体布局,升力系数相当高,下降速率达不到要求,所以增加一个小鸭翼提升俯仰操作力矩。

至于某些地摊说的起飞阶段提供更大升力则完全属于地摊说法,这么个小鸭翼本身提供不了多少升力,苏-33/歼-15起飞阶段小鸭翼也不做偏转以产生更大升力。

实际上苏-30MKI和老苏-35这种三翼面侧卫家族的小鸭翼也是这种作用。苏-27细长机首产生抬头力矩太大,导致水平尾翼配平压力太大,特设置小鸭翼以平衡。而到苏-35BM时,成熟的TVC矢量发动机可以矢量来辅助配平,就将小鸭翼去掉,减少飞行阻力和雷达反射面。

而歼-20这种属于典型的鸭翼三角翼,其作用是配平和涡流耦合,这也是所有鸭翼三角翼机型的作用。

鸭翼机型非常有利于配平,一方面鸭翼在气动中心前,其配平是以正升力配平,比起水平尾翼的负升力配平可以减少相当的飞行阻力。另一方面常规布局机翼与尾翼距离较近,力臂较短,鸭翼布局与主机翼距离较远,力臂较长,所需要的翼面积可以减少很多。


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,如果采取常规布局,需要一个非常惊人的水平尾翼才能满足配平需求,用前置鸭翼增加力臂,就需要这么大的就可以了。

此外,还有个重要作用就是涡流耦合,鸭翼产生的翼端涡流,在破碎前与主机翼产生相互作用,可以产生涡流升力,特别是在大仰角飞行时,正常升力升力不足情况,可以极大的改善大仰角飞行性能 。

歼-20鸭翼距离主机翼较远,应该是为了增加配平力矩,减少鸭翼大范围偏转带来的雷达反射面增加,为了弥补由此导致的涡流效果减弱,歼-20采用机身大边条的设计补强涡流耦合效果,这种设计设计属于目前最高水准的鸭翼设计。


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自从我们在歼9项目中初次尝到了鸭翼的甜头后,就一发不可收拾,在后续机型歼10,歼11,歼15包括最先进的歼20在内大都采用这种布局,曾经歼10作为我国首款使用鸭翼并成功装备我军的机型,被一度叫好,相反,作为舰载机的歼15和五代机歼20采用这种布局却被人诟病不断,鸭翼作为世界航空界主流设计之一,为什么这两款飞机却被指指点点呢?

首先,先来了解两者鸭翼的作用,采用这种设计的目的很明确,就是为了提升飞机的瞬时机动性,缩短飞机的起飞距离,歼15由于采用滑跃方式起飞,必须通过鸭翼提升升力从而缩短起飞距离,歼20则是机动性要求非常高必须采用鸭翼设计来满足指标,这应该是它们最大的区别,但功能却是相同的,其他细微差别那就是鸭翼的设计差异了。

这两种飞机都采用这种设计被人诟病是因为认为会破坏隐身。其实究其原因还是发动机不行,不得不用鸭翼弥补。但也不要总看见鸭翼不好的一面,我们也要看看其优秀的一面,在对战机机动性方面帮助,是非常大的,而且那些所谓的缺点随着技术升级反而成为了优点,不相信的去看看美国下一代飞机宣传资料。


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歼20和歼15的主翼前面都有一对鸭翼,同样是鸭翼,这两者是否相同呢?答案是否定的,两者甚至差别很大,这种差别不仅仅来自于外表,更多的是性能方面的差别。

首先,在布局上毫无相似之处。歼20是远距鸭式布局,在起飞时起到俯仰操控的作用,鸭翼能够增加升力让机头抬起来起飞,鸭式布局飞机有利于短距起飞,而且鸭翼的另一个作用是通过对后面的主翼产生下洗涡流,增加飞机升力提高机动性。而且鸭翼布局的飞机重心靠后,使得鸭翼有着较长的操控力矩,效率远远比常规布局的飞机高。

歼15是在常规布局的上加了一对小前翼变成了三翼面布局。前面的鸭翼主要作用还是在起飞时增加升力,缩短起飞距离。歼15的鸭翼基本不参与控制俯仰机动,。歼15的鸭翼跟主翼处于水平位置,不会生下洗涡流。所以歼15的鸭翼只能起到增升的作用。

二者布局上的不同影响了很多方面,动力方面,起飞速度和稳定性,都有较大差异,很多人甚至都不会认为歼15的前小翼为鸭翼,鸭翼的作用较大是为了起飞和降落时,提高机体起飞和降落的速率,所以根据这点来看,歼15的前小翼确实称不上是鸭翼。歼-20采用机身大边条的设计补强涡流耦合效果,这种鸭翼设计的水准是非常高的,所以,二者差别非常之大,已经不单单是外形方面了,更多的是性能。


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有区别。

J-20的鸭翼属于原始设计范畴内,它要承担飞机气动控制的任务,同时也是整机气动设计的核心。

但是J-15不同,J-15是T-10K原型机发展而来的产物,和Su-33是孪生兄弟,他们的鸭翼并不属于飞机原始设计范畴内,仅仅是为了弥补雷达增重带来的静稳定度损失而加装了鸭翼。

所以某些人所说的J-20换WS-15以后可以取消掉鸭翼纯属扯淡。

至于某些地摊连配平需求和俯仰控制需求都能搞错的肯定不会明白为什么T-10K一系的三翼面Su-27要装上鸭翼。因为配平需求本身就是俯仰控制需求的一部分。

具体说下T-10K乃至Su-33,J-15,Su-30MKI为什么要加装鸭翼。

对于飞机而言,有一个重要的概念:静稳定度。

图中飞机的红点是气动中心,绿点为飞机重心。

气动中心的位置取决于气动外形的设计,而绿点则取决于飞机质量分布。

静不稳定的飞机,气动中心在重心之前,静稳定度为负值。而静稳定的飞机气动中心在重心之后,静稳定度为正值,静稳定度大小取决于重心与气动中心的距离已经各自位置。

Su-27原始设计阶段,静稳定度计划是-15%,然而因为机头安装的N-001雷达增重造成重心前移,Su-27的第一种服役型号Su-27S的静稳定度仅有-5%。

而当苏霍伊开始为Su-27进行舰载机改装工作时,静稳定度太大的问题就出现了。为了解决这个问题,T-10K原型机上安装了前鸭翼。

这个鸭翼的任务是将飞机的气动中心往前移动,这样保持-15%的静稳定度,飞机的起降性能就可以得到提高。

因为Su-33是要上航母的,航母舰载机对起降性能的要求很高,而早期无鸭翼版本的Su-27是无法满足这个需求的,所以要装鸭翼。


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图注:歼-20的鸭翼和主翼处于水平位置

歼-20的鸭翼设计与歼-10相比,属于改进的新一代鸭翼设计,从外形即可以看出,歼-20的鸭翼与主机翼安装位置基本处于同一平面,这样一来,鸭翼脱体涡下洗之后,就较难与同一水平线上的机翼形成有利干扰,鸭式布局的涡流增升作用就无从体现。那么,歼-20的设计师是怎么解决这个问题的呢?从歼-20正面即可以看到,歼-20的鸭翼有一个向上的安装角,即采用了上反设计,而歼-20的主机翼与歼-10一样,是有一定下反的。上反的鸭翼与下反的主翼形成组合,可以达到类似歼-10鸭翼上置的效果,从而达到涡流下洗增升的目的。同时,歼-20的鸭式布局还有一个特点,就是鸭翼和主机翼之间,还设计有小面积的边条,构成了鸭翼+边条+主机翼的布局,其中边条作为涡流发生器,与鸭翼主翼耦合,也可以起到增升作用。

歼-20的新一代鸭翼设计还有其他优势,其鸭翼和主机翼水平布置,有利于在高速平飞巡航状态下减小飞行阻力,鸭翼上置的歼-10,鸭翼和主翼同时产生较大阻力,而歼-20的鸭翼则可以对主翼产生一定遮挡和屏蔽,综合起来阻力小于歼-10的鸭翼上置设计。

图注:歼-15增加了前小翼,因此属于三翼面布局样式

而歼-15的设计,严格说并不能称之为鸭翼,准确地说应该称其为前小翼,歼-10和歼-20的鸭翼是鸭式布局的一部分,鸭式布局是指把常规布局的尾翼前移成为鸭翼的一种气动布局模式,而歼-15的前小翼布置,是在苏-27的常规布局基础上增加小翼而来,属于三翼面布局。歼-15与苏-33一样,前小翼两侧翼面由同一根轴相连接,因此只能同向偏转而不能反向差动,而歼-10和歼-20的鸭翼是可以差动的。因此歼-15的前小翼所起的作用就很简单,就是前小翼的脱体涡能够起到增升作用,提高歼-15的升力,对于舰载战斗机而言,升力增加非常重要,这可以减小舰载机降落时的下滑速度,提高其起降性能。此外,前小翼还能起到改善歼-15大迎角特性和操纵性能的作用。此外,三翼面布局对于实现飞机直接力控制及保证足够的低头恢复力矩,减小配平阻力也有帮助。


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区别很大。

歼-20是典型的鸭式三角翼布局战斗机,通过鸭翼的脱体涡对大迎角下的主翼涡流产生有利干扰,提高升力,延缓失速,增加飞机的机动性能。

此外歼-20还采用放宽静稳定性设计,鸭翼产生的升力使飞机升力中心前移,让重心置后称静不稳定状态,此时凭借鸭翼的强大配平能力能提高飞机的敏捷性。歼-20的大尺寸鸭翼在降落时还是非常实用的减速板,能大幅降低降落滑跑距离。

因此歼-20的鸭翼是该机气动布局不可分割的一部分,甚至可以说是保证该机机动性的一个关键操纵翼面。

而在歼-15上,鸭翼的作用就没有这么重要了。严谨地说,歼-15是一种三翼面布局战斗机,鸭翼更改被叫做水平前翼。从理论上说这种布局的战斗机间距常规布局和鸭式布局的优点,不但仍能保持近距鸭翼脱体涡对机翼有利干扰,而且三翼面同时操纵提高了操纵效率,减小了配平阻力。

但歼-15的前翼尺寸比鸭式飞机的鸭翼要小得多,而且由于前翼距离主翼过近,力臂较短,所以只有增升左右而没有配平作用,歼-15的前翼基本只相当于涡流发生器。

之所以这么设计,是为了让前翼在小迎角着舰进近中提高歼-15机翼的升力,降低着舰速度和迎角,提高着舰安全性。歼-15由于重量的增加,机动比苏-27略微下降。

所以说歼-20和歼-15的鸭翼在设计和功能上都存在显著区别,前者属于原生,后者属于锦上添花。


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(歼20的鸭翼)

歼20和歼15虽然主翼前面都有一对鸭翼,但是两者的布局完全不一样。歼20属于远距鸭式布局,而歼15则是在常规布局的基础上加了一对小前翼变成的三翼面布局。

(歼20的鸭翼拥有极长的力臂)

歼20的鸭翼在起飞时起到俯仰操控的作用,通过鸭翼增加升力让机头抬起来起飞,而常规布局的飞机起飞时是通过尾翼产生负升力下压机尾部让飞机抬头起飞,所以鸭式布局飞机有利于短距起飞。而鸭翼的另一个作用是通过对后面的主翼产生下洗涡流,来增加飞机升力提高机动性。而且鸭翼布局的飞机由于重心靠后,位于机头的鸭翼有着较长的操控力矩,效率远高于普通飞机的水平尾翼。

(歼15的鸭翼)

而歼15前面的鸭翼主要作用还是在起飞时增加升力,缩短起飞距离。歼15的鸭翼跟苏33一样基本不参与控制俯仰机动,而是将俯仰机动的控制继续交给水平尾翼,这点在歼15起飞时很明显:鸭翼不动,水平尾翼下压来起飞。而且歼15的鸭翼跟主翼处于水平位置,不会生下洗涡流。可以说歼15的鸭翼只起到增升的作用。

(歼15三翼面布局有很多劣势)

歼15的三翼面布局有许多弊端,虽然理论上三翼面布局同时拥有前翼和水平尾翼两个操控舵面,拥有更好的控制能力,但是也增加了飞控的设计难度。同时三翼面布局的飞行阻力更大,还增加了额外的重量,都影响了机动性。所以说歼15的鸭翼跟歼20的鸭翼有本质上的区别。


军情解析

歼15作为一款苏侧卫血统的舰载机,机身本来是一个很强的升力体,鸭翼的作用较大是为了起飞和降落时,提高机体起飞和降落的速率,歼20是小展弦比三角翼,加边条和前置鸭翼,机身修长,主翼面积相对小,前置鸭翼一来可以增加歼20的大迎角机动升力,二来实现远距耦合配平