四代機裡除了殲20都沒有鴨翼,這是為什麼?

夜空下得奔跑

首先能糾正一下,四代機裡邊可不是隻有殲-20有鴨翼,仔細觀察不難發現俄羅斯的蘇-57也有類似鴨翼的裝置,這就是位於進氣道前方的可活動裝置,在平時簡單任務狀態下這兩片特殊鴨翼是與蘇-57的機身曲線重合的,因此很難發現,氣動外形與美式F-22並無兩樣,當需要鴨翼出場利用渦流提高戰鬥機載荷和機動性的時候,只要進行稍稍的偏轉就能擾亂主翼上方的氣流形成提高升力的渦流,

美國人在開發4代機時,全世界都認為會出現鴨翼氣動佈局,在此之前美國利用已經十分成熟的F-15加裝鴨翼,進行類似鴨翼技術的實驗,以美國人的線傳飛控技術水平不可能滿足不了鴨翼的需要。遠比鴨翼控制技術更加複雜的“垂直升降姿態控制計機”、“矢量推力控制技術”等都已經被美國技術人員掌握了,一個鴨翼技術肯定不在話下,之所以在F-35和F-22上沒有出現鴨翼設計,還是以為美國人不需要而已。再退一萬步講,英國主導下的“颱風”戰機也是鴨翼佈局,如果美國需要英國還敢不給嗎?


利刃軍事

實際上,出於對五代機超音速巡航這一重要指標考慮。美國和前蘇聯一開始都考慮過鴨翼佈局。

美國的ATF計劃(也就是研發出F-22的項目)中70%的競標方案都是鴨翼佈局的。

能看到,波音(Boeing),格魯曼(Grumman),洛克希德(Lockheed),麥道(McDonnell),羅克韋爾(Rockwell)都提交了它們的鴨翼方案。除了諾斯羅普(他們的方案最終演化成了YF-23)

實際上最後不選鴨翼佈局的最主要的原因,包括2個:首先鴨翼佈局在各個速度段的性能平衡性上不如常規佈局,而美軍要求新戰鬥機在各個速度段都能有碾壓F-15的機動性(要知道F-15的機動性在各個速度段都是非常優秀的)。其次,美國空軍對於ATF計劃的隱身要求實在是太高了。

而前蘇聯也有他們的鴨翼佈局五代機方案,MIG-1.44

至於俄羅斯為何放棄蘇聯時期的MIG-1.44。原因也不復雜,這玩意在設計水平上基本就是四代機的水平,連五代機標誌性的菱形機頭和60度角傾斜尾翼都沒有。

而後來俄羅斯的Su-57是把F-22作為目標的重型機,而且受制於俄羅斯技術上的不足,既然如此也不能用鴨翼,因為鴨翼在各個速度段的性能取捨問題。但是Su-57也不完全是常規佈局,嚴格來說算是三翼面佈局的變體。

Su-57的可動邊條也可以像鴨翼一樣產生渦流。同時因為操縱力矩由尾翼提供。可以說是集中了常規佈局與三翼面佈局優點的優秀設計。

至於Su-57的進氣道,這個不多說啥。RCS的計算是一個複雜的過程,還需要大量的試驗。

圖為YF-23的進氣道

不過,YF-23的進氣道也是可以直接看到發動機風扇的。但是這玩意的隱身比F-22還好。

Su-57隱身不如J-20和F-22,是總體設計造成的,不是說進氣道能看見風扇就不行。至於彈倉嘛。

YF-23比Su-57還薄。


貞觀防務

誰說除了j20都不是鴨翼啊?其次原因很簡單,美軍技不如人,俄羅斯沒錢,f35一個攻擊機上什麼鴨翼?j31?沈飛就怕出問題,不願意上!

別把美國這種力大磚飛的作為栗子,你要是有fw119發動機,你也能不要鴨翼!而且鴨翼戰鬥機的機動就是比沒有鴨翼的強!

鴨翼能夠增加飛機的升力與敏捷性,(越是遠距離耦合效果越明顯!)當飛機要抬頭爬升的時候,鴨翼偏轉增加升力,於是飛機抬頭,於是主翼升力增加,飛機在主翼和鴨翼同時產生升力的情況下爬升。而尾翼在這方面可是副作用了!鴨翼在這方面好的不是一點半點!

想想鴨翼最常見的評價是什麼?機動性碉堡但是操作他需要的是八爪魚!這就很明確瞭如果不夠敏捷,鴨翼靈敏的優點就成了缺點!就算是能解決,也會非常的麻煩!

美國f22不用鴨翼很大程度上是因為湍流太多,當時的技術處理起來太複雜,而美國依靠獨步天下的發動機就夠了,所以才沒有用鴨翼!

其次當時鴨翼技術不是太成熟!中歐鴨翼戰鬥機大量服役的時候f22都服役有段時間了!美國也想改!但是保守派不同意!

美帝不是沒幹過鴨翼試驗機f1516都有鴨翼改進型,但是美軍試了試,機動性什麼的真心是吊炸天,但是飛控和氣動什麼的真的是mmp

別說j20腹鰭影響隱身什麼的,看看f22那個巨大無比的垂直尾翼!誰大?j20的垂直尾翼十鴨翼十腹鰭才喝f22的垂尾差不多大!



f23美軍都嫌太科幻不願意要!更何況美國相對技術儲備不足的鴨翼!

至於su57?那個更簡單,俄羅斯直接就是拍扁了su27,流體力學方面的都被踹會t10系列的原始設計加以優化了!(su27原始設計機頭下垂沒這麼大!)

其次su57那種我都不知道前面的這個東西該怎麼算,說前緣襟翼吧這東西大小都比得上鴨翼了,說鴨翼吧又不像


清楚麼?

來仔細看看。這東西還不如上鴨翼呢......

話說美軍表示六代機上鴨翼不錯啊,沒垂尾了要還是傳統佈局,那機動性估計比b2好不了多少,所以嘛


尋找丟失的方向盤

最根本的原因,美國和俄羅斯根本制服不了鴨翼!!!有些人就是為噴而噴,不懂裝懂,實在是看不下去了。

f22沒有鴨翼,f117沒有鴨翼,f35也沒有鴨翼,連俄羅斯的t50還是沒用鴨翼,現在我們突然研製出來了帶鴨翼的殲20,某些人就看不懂了,覺得這不科學!



這其實很科學,但凡瞭解到一點空氣動力學的知識的都知道鴨翼升力對飛機的正配平作用,常規佈局的飛機都不可避免的會在配平上白白損失一部分升力。

鴨翼低速起降性能極好,自帶抬頭力矩,這用在艦載機上簡直是太好不過了,可以大大減輕起降的安全風險。毛子就加了一對小的不能再小的鴨翼就讓蘇33上了航空母艦。




鴨翼在高速狀態下操縱效率極高,所以殲20的飛行員會有:“進了超音速就是它的天下!”。




有人就會問:鴨翼這麼好,但是為什麼美國沒有用?不是美國不想用,是他不會用,不敢用,簡而言之就是制服不了一個不聽話的鴨翼!原因是什麼?

首先:鴨式氣動佈局賦予了飛機與生俱來的靜不穩定性,這種特性在機械和液壓操縱的年代根本沒法進行操縱,稍微伺候不好就要栽跟頭。所以即使一些三代機採用了鴨翼也不會拿鴨翼作為主要操縱翼面,這些鴨翼只用上了的配平和增升作用,而高效的操縱才是鴨翼的精華!



其次:鴨式佈局在氣動設計上無比複雜,涉及大量流體力學計算與實驗,更別說與其他翼面相互配合,共同操控飛機。如果採用鴨翼,對飛機的飛控系統的研究必須達到一個相當高的水平,而F-22設計時,還在上世紀80年代,那時候的計算機太弱,根本沒辦搞定鴨式佈局,一個簡單的控制計算就會讓飛控計算機死機!

我國科研人員對鴨翼的研究獨步全球,從最早的殲9驗證機,再到殲10,積累了深厚的功力,不論殲10總設計師宋文驄還是殲20總設計師楊偉都是研究飛控系統出身的專家。有了他們師徒二人,我們才算馴服了這對鴨翼。




美國在研製f22時也推出過帶鴨翼的技術驗證機,如下圖所示,但是在鴨翼的控制和使用上遇到了難以克服的困難,為了穩妥起步,再加上美帝發動機功力深厚,所以才採用了常規佈局,並且發出了:“最好的鴨翼是裝在敵人飛機上”的感嘆!



不是誰都能玩的轉這對鴨翼的,鴨翼就像武俠裡的偏門武功,練的好可以獨步天下,練不好就會走火入魔!我們現在在發動機方面還有一點短板,等到殲20裝配上了渦扇15,進入超音速巡航階段,鴨翼的優勢才是火力全開、真正煥發,不但有超音速,更會帶給戰鬥機超機動能力,那個時候再看殲20,絕對更讓你吃驚!


胡侃軍事

殲20是四代機中唯一採用鴨翼佈局的戰鬥機,最初是西方媒體對鴨翼佈局說三道四,那不過是貶低之詞罷了:一個媒體懂得多少氣動佈局?不過都是紙面上的東西罷了。後來又被國內許多網友認成“真相”:西方說的就是對的,跟風而已。鴨翼有什麼缺點?許多人都說:影響隱身效果。F22那麼大的雙垂尾,難道就不反射雷達波?還有什麼遮擋尾噴口,減少紅外輻射等等。


殲20戰鬥機

就憑媒體的那點知識、就憑網友的那點見識,幾十年都在搞飛機氣動佈局設計、搞隱身設計的那些設計團隊,何況還有亞洲最大的風洞群的支持,殲20的氣動外型那是經過成千上萬次(甚至更多)的試驗結果。所有這些加起來還不如一些連專業書籍都沒碰過的人?真不知這自信從哪來的。西方媒體批殲20鴨翼氣動佈局,怎未見一個西方的飛機氣動佈局設計師出來批殲20的鴨翼?好笑,一群門外漢瞎叫喚,內行人士卻一言也見不到。西方媒體的話,真的可信嗎?


殲20戰鬥機雙機編隊

說了幾句題外話,迴歸主題。四代機目前已定型、服役的共四款:F22、F35、殲20、蘇57。我國的殲31仍在研製中,何時定型還未知,不列入其中。

ATF計劃的各個不同方案,其中自然少不了鴨翼佈局方案


波音公司的原方案

先說美國的F22。1983年,防務部門讓ATF的承包商們一共拿出了7個不同的氣動方案來參加選型。根據上面兩圖就能夠看得出,鴨翼佈局實際上有很大優勢,波音公司的原方案就是鴨翼佈局,但是鴨翼佈局也存在很大的缺點,下面來看看鴨翼的優缺點。

嘉手納空軍基地的F22戰機群

鴨翼佈局的優點:在飛機做大強度的機動如上仰、小半徑盤旋等動作時,同等條件下鴨式佈局的飛機比傳統佈局的飛機具有更好的機動性。在超聲速狀態下,飛機所受阻力較小。有利於提高戰鬥機的對空和對地的作戰能力,低空駕馭性較好。簡單點說,採用鴨翼佈局的戰鬥機,擁有優異的機動性,具有高機動性能力,尤其是在超音速飛行時。

JAS—39採用鴨翼+三角翼的氣動佈局方式

鴨翼佈局最大的缺點就是:在大迎角飛行時,飛機的航向穩定性差,難以保持飛機的平衡。這是一個大問題,必須要解決。

在當時,鴨翼佈局的缺點還無法完全解決,也就是說這些公司根本就未能吃透鴨翼佈局的技術,最後只能放棄,最後選擇了更成熟的傳統佈局。

F35三機編隊飛機

F35身上應用了F22的很多技術,被稱為簡化版的F22。利用已有成熟技術,可大大縮短研發生產週期。自然不會另外再花時間去研究其它佈局方式,即使如此,F35的進度仍然是一拖再拖,且問題不斷。



蘇57雙機編隊

蘇57就是一款被“拍扁”的蘇27,蘇-57很大程度上還是吸收了蘇-27的T-10構型的氣動外型優點,這樣可以節省前期的研發週期,另一方面其增加了可動邊條翼,它具有鴨翼的部分功能。


殲20戰鬥機

這三款戰機都擁有強勁的發動機,其機動性能力可以說幾乎全仗發動機的動力來實現。而我國在發動機研發方面與這兩國相比還有很大差距,在氣動佈局技術的研發上,我國不弱於任何一國。

我國完全解決了鴨翼佈局的缺點問題,才有了殲20的誕生!


儒道之主

讓我先整理下思路…

殲20的鴨翼,與我國愛好和平是分不開的,這不是誇誇其談。請看圖

首先,鴨式佈局的特點是什麼?這種佈局特點就是瞬間盤旋性能好,高空高速性能好。這些特點都適合截擊,而截擊是防守態勢使用的。防守!不是進攻!所以,看得出來殲20是國土防空的利器!也說明了我國的態度,不是進攻!是保衛國土安全!這也是我說我國愛好和平的原因。

要了解常規佈局的特點,先了解空戰發生在哪裡。空戰多數發生在9000米以下一亞音速區域。這是因為這個區域空氣密度大,能提供高升力,同時速度不超過音速是因為速度太快了慣性大,轉彎不靈活機動性反而下降。

常規佈局的F22.F35.蘇57



這些飛機都採用突出了亞音速性能的常規佈局(如果是突出高速性能就是像殲20這樣的佈局了),做為擁有超機動性的F22,機動性能是毋庸置疑的。超機動性可不是超音速機動性,是過失速狀態下的機動性!蘇27的“眼鏡蛇機動”其實就是一超機動,蘇35的“攤煎餅”更是一種超機動,這樣的機動性一個用途是空戰的時候擺脫對手或“咬尾”敵機,另一個就是擺脫空空導彈!你沒看錯!空空導彈的速度大多都在2馬赫以上,據悉這個時候導彈的轉彎半徑都在2000米以上!像蘇27和蘇35這樣的機動足以擺脫任何空空導彈了!!!

就是這樣!


永l喜歡兵器和攝影

殲-20之所以採用鴨翼,一是由於我國在鴨式佈局上有著豐富的設計使用經驗;二是我國發動機不如美俄,採用鴨翼,能夠比較好的平衡超音速和隱身性能。

如果我們仔細觀察殲-20的話,就能看到總設計師楊偉團隊為了滿足殲-20的超音速性能,在機身設計上做了許多的努力,如較大的機翼後掠角、鴨式佈局、較小的垂尾、窄間距的發動機、超音速氣動焦點後移較短等等。

這些設計都有利於減低超音速巡航阻力,因此這也是為何殲-20憑藉渦扇-10B發動機就能實現超音速巡航的原因所在。

同時,鴨式佈局的應用,還可以提高機動性,即使殲-20機體相對更大,且發動機推力較小的情況下,仍能獲得優秀的機動性能。

而且,鴨翼與前邊條翼的升力組合,能夠更好的減輕發動機的壓力,滿足大部分情況下的作戰需求。

當然,鴨式佈局的使用有利自然也有弊,缺點主要在縱向操縱性能較差、載荷相對較小、隱身性能更差,對飛控系統要求更高等。

至於美俄之所以沒有采用鴨式佈局,主要還是兩國發動機動力強勁,根本不需要為超音速等問題,而犧牲載荷與隱身。特別是美國對於隱身性能極為看重,畢竟他們制定的四代機4S標準,隱身性能就是一個重要的指標。


千字軍事

話說美國F-22戰鬥機當初研發項目,ATF(先進戰術戰鬥機)計劃的時候,因為最初美軍把超音速巡航放在第一位,隱身性能指標定在RCS(雷達反射面)1平方米的級別。

因為鴨翼佈局,同時又正升力配平、以及渦流耦合增升的特性,超音速飛行增升效果明顯,所以當初一大票戰鬥機方案都把鴨翼結構作為基本選擇方案。洛克希德馬丁的ATF計劃設計之一。

但是之後,美國空軍,突然提高要求,對隱身性能指標放到苛刻的0.01平方米,在當時技術條件下,根本無法實現,同時作為平衡超音速巡航指標降低到15分鐘,於是鴨翼方案紛紛取消,迴歸正統。而在90年代初美國海軍進行的第四代戰鬥機JAST項目中,洛克希德馬丁構型還是以鴨翼設計為主。但是後來,美國海軍的JAST項目與空軍的輕型四代機的CALF項目進行合併,成為JSF項目,而美國空軍同樣對隱身指標提出更高要求,最終演變成現在的F-35。

實際上可以看出來,洛克希德·馬丁公司其實也是個超級鴨翼控,但是在當時技術條件下,無法解決鴨翼所帶來的雷達RCS增加的問題,而美國空軍那時候非常迷戀隱身性能,所終導致其鴨翼計劃放棄,如果能夠解決這個問題,我相信洛克希德·馬丁是很願意設計鴨翼戰鬥機的。至於俄羅斯,一方面蘇-57很大程度上還是吃蘇-27的T-10構型的本,這樣可以省大量的前期探索時間,另一方面其可動邊條設計,具有鴨翼的部分功能。T-50的可動邊條

鴨翼本身不會帶來雷達反射面增加,但是其在飛行時,進行偏轉控制的時候,會導致雷達反射面增加(放在後面的水平尾翼由於有主機翼遮蔽,情況要好一些,但也會增加反射面)。當然上面提到的T-50的可動邊條同樣會繼承這一缺點。所以焦點就是如何解決或處理這個問題,這個方面,個人覺得是隱身材料技術和飛控帶來的自信。

殲-20鴨翼是使用特殊複合材料和透波材料製作,從而降低雷達反射面積。

另一個原因是使用鴨翼切尖修改,降低RCS。鴨翼形狀對於渦流影響極為敏感,需要相當的空氣動力學才能進行嘗試。

最後要注意的是,即使是對於F-22的0.01反射面,也不過是正面極小的角度才能實現,並不意味著整體反射面積都可以達到這一極限。

需要攜帶龍勃透鏡進行飛行,放大雷達反射信號,以方面地面雷達跟蹤,本身就是隱身性能極好的標誌。


五嶽掩赤城

鴨翼佈局又稱抬式佈局,能夠增加飛機的升力與敏捷性,當飛機要抬頭爬升的時候,鴨翼偏轉增加升力,於是飛機抬頭,於是主翼升力增加,飛機在主翼和鴨翼同時產生升力的情況下爬升。

常規佈局的爬升,尾翼偏轉產生副升力,使得機尾下沉,於是主翼升力增加,飛機爬升的同時,還要額外克服尾翼的負升力。


隨著飛機速度的增加,飛機對前方空氣壓縮形成的壓力波不斷被壓緊,在音速的時候被壓到一起,阻力急劇增加。超過音速後,飛機把壓力波甩到身後,阻力反而減小。


由於激波的影響,尾翼處於強烈的主翼流場內控制能力下降,這就是所謂的超音速飛行中,尾翼的俯仰控制能力下降,但是鴨翼在前,而且力臂更長(相對尾翼),所以俯仰控制權限,哪怕在亞音速飛行也比尾翼大。

鴨翼的好處多多,但是對當年美國的ATF計劃,也就是F22的前身,那時候正是八十年代末,九十年代初的時候,F22的機頭渦+邊條渦已經非常麻煩了,再搞鴨翼佈局洛馬顯然在當時是做不到的,在當時電腦運算能力很弱的時代,鴨翼哪怕對於技術積累深厚的美國,也是心有餘而力不足。

但是F22在那個時代,是風險最低的方案,鴨翼不行,常規平尾超音速俯仰控制能力不足的問題,在F15的技術測試平臺上已經用推力矢量解決了,看上圖中F22超音速機動飛行,矢量噴管小幅度的向上偏轉。

F-15S/MTD的巨大鴨翼其實是F18的尾翼



YF23的蝶形尾,力臂長度比F22長很多,控制權限優秀的多,單純依靠氣動控制就能實現超音速機動,不像F22採用矢量就能實現美國空軍的全部機敏性指標。然而對於美國空軍來說,YF23氣動控制複雜的多,最終選擇技術風險低的F22。

何況在當時,正是第三代機方興未艾的時代,美軍仍然覺得亞音速機動性更重要,所以超音速機動性更好的YF23反而被淘汰(這是原因之一)。至於更激進的鴨翼設計,美國更不可能選擇了。

當年JSF計劃時(F35的前身)洛克希德的鴨翼版垂直起降飛機,這個時候美國當然有能力設計鴨翼飛機,但是由於要三軍通用,空軍,海軍以及海軍陸戰隊儘可能的通用,這極大的影響了整個F35項目進度,同時,為了降低風險(因為三個型號的f35機翼面積等都有所不同),自然只能放棄鴨翼設計。


至於俄羅斯的SU57,並非設計不出更好的的隱形化版本,而是豪賭的氣魄,以最小風險,最低成本,最快進度落實先進五代機,牢牢釣住阿三這條大魚(蘇57計劃有部分資金來自印度)。




SU57主武器艙串列布置於機腹中線隧道內,格鬥武器艙做成繭包吊掛於翼根下方,主彈艙兩側被髮動機艙包圍,對武器安全分離極為不利。繭包式的格鬥導彈艙既減弱了雷達隱形性能又增大了干擾阻力。

F22 與SU57大過載機動時機翼上方的低壓區對比。SU57繼承自 Su27 系列的強大機身升力一目瞭然,被稱為拍扁的su27,充分暴露了蘇霍伊抱殘守缺,不思進取的本質,俄羅斯還玩個什麼鴨翼飛機。

至於其他國家的五代機…

韓國的KFX

日本心神

諸如此類,能先飛幾圈再給我說五代機用鴨翼不行的問題好嗎。


木榮雨北

鴨翼佈局的主要優點是配平阻力比較小,具有較大的升阻比,


一般飛機在迎角增大時會產生低頭力矩,需要由水平尾翼負升力的力矩來平衡。在鴨式飛機上,平衡力矩則是由鴨翼的附加正升力構成的。在大迎角時,平尾減小全機升力;而鴨翼則能增加全機的升力

鴨式飛機因有前翼而不易失速,有利於簡化飛機駕駛和保證飛行安全。這對於構造簡單的低翼載輕型和超輕型飛機來說是寶貴的。 近距鴨式佈局飛機在氣動上的最大特點是它能與機翼產生有利干擾,推遲機翼的氣流分離,大幅度提高大迎角的升力和減小大迎角的阻力,對提高戰鬥機的機動性有很大好處。


缺點

在大迎角時,前面的鴨翼總是處於較機翼更大的迎角狀態下。這主要是飛機平衡的需要,另外也是由機翼對鴨翼的影響(上洗)造成的。這樣,當鴨翼上的氣流分離時,機翼的升力還遠未達到它的承載極限。由於鴨翼承載能力的限制,全機的升力反而不如正常式飛機大。此外,由於機翼後緣距飛機重心(CG)較遠,如用後緣襟翼增升,則較大的低頭力矩會使鴨翼負擔過重。因此鴨式飛機起飛著陸性能不好,一直沒有得到廣泛應用。

另外,鴨翼設計會破壞飛機隱身性能,但是“鴨翼佈局都影響隱身性能”沒有任何實際依據(估計是受美國人那一句“鴨翼最好裝在敵人的飛機上”的影響)


x29驗證機



x31驗證機


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