爲什麼美國戰鬥機不採用鴨翼布局?

我也很絕望351


首先糾正一下應該叫做鴨式佈局。從W君的認知來說“嚴格意義上講鴨式佈局是一種邪教”。

美國對鴨式佈局的研究在很早之前就做過了,而且就機型來說,美國的鴨式佈局飛行器數量依舊是在所有國家中最多的。但經過驗證美國的各個航空設計企業認為沒有什麼必要用鴨式佈局。

先說鴨式佈局的好處:鴨式佈局通過在主翼前面的鴨翼對氣流形成擾動作用可以造成主翼上方形成一個低壓區,這樣就可以大大的提高主翼的效率。這也是鴨式佈局增升力的來由了。

我們來看看對鴨式佈局的有限元分析:

通過改變鴨翼的迎角鴨翼後放出現了一個低壓區域,這個抵押區域逐漸擴展可以達到主翼上方。

當迎角繼續增大的時候,低壓區形成,並且造成一定量的渦流,這些渦流會進一步擴大低壓區的範圍。

作用到主翼上的情況就是下圖的樣子:

在這種狀態下,主翼效率就有所提升。


但問題是,如果要做出機動的情況下,那麼就需要偏轉鴨翼,這樣鴨翼造成的低壓渦流就很難穩定,就會造成主翼的效率不斷的變化升力忽高忽低。這樣對操縱就形成了過大負擔。

日本在二戰末期為了對付美國的轟炸機,開發了“震電”戰鬥機。

採用了鴨式佈局,該機機東西很強,強到——經常超過飛行員的控制能力。超過了飛行員的控制能力就叫做難以控制,於是一個大型穿天猴就誕生了。


後期由於飛控計算機的介入,導致鴨式佈局飛行器在飛控計算機的控制下不斷的糾正靜不穩定佈局所帶來的擾動。這樣鴨式佈局的飛機就可以勉強的飛穩了。

通常使用鴨式佈局的戰鬥機例如Saab的一大家子、歐洲二風、殲-10、殲-20等等大多侷限於自身發動機性能的問題。要提高敏捷性那麼利用鴨式佈局是一個不得不選擇的辦法。


然而為什麼說鴨式佈局是一個邪教呢?如果專注於常規佈局的設計,並不是不能達到鴨式佈局增加升力的效果,並且——沒有鴨式佈局那種翼面迎角改變所帶來的負面效果。這裡說的就是大邊條設計。 美式戰鬥機、俄式戰鬥機得益於其常年的飛行器設計經驗積累,那麼對大邊條設計的技術已經爐火純青了。根本就用不到使用鴨翼這種黑科技了。

F-16是一個典型的大邊條設計戰鬥機。機翼前端的機身邊條實際上起到了和鴨翼相同的作用。


很多人認為F-22是沒有大邊條設計的,其實F-22的邊條和機身緊密融合。在進氣道下端有一個區域是下潛一個角度的,這樣就完成了鴨翼的功能。

再對比一下之前的鴨翼氣動分析圖看看:


這樣看F-22的設計是不是“重劍無鋒,大巧不工”呢?


現在明白為啥W君說鴨翼是一個邪教了吧,如果我們繼續研究鴨翼佈局,那麼在未來十幾年內可能可以造出一大批機動性能相當優秀的戰鬥機,但代價是放棄了對傳統佈局設計的經驗積累。到時候就會發現我們傾盡腦汁設計的一架戰鬥機就機動性來說恐怕會比不上人家看似平平無奇的設計。


軍武數據庫


上世紀末,美國放棄了鴨翼戰機試驗的項目。鴨式佈局能夠通過鴨式的主翼對氣流造成擾動的作用,從而造就一個低壓區,提高主翼的效率,增加飛機起飛和降落的性能,且絲毫不會影響作戰性能。那麼美國軍隊為什麼會放棄鴨翼佈局飛機呢?

其實,就鴨翼佈局的機型來說,很多國家都選擇了採用它,但它也有一定的侷限性,那就是在機動的時候,鴨翼所形成的低壓很不容易穩定,主翼的效率也是時高時低的,對於操作極其不方便。

二戰期間,日本為了能夠有力地對抗美國,採用了鴨式佈局的“震電”戰鬥機。但該戰機機動性非常強,以致於超出了飛行員的控制能力。因此,為了能夠穩定鴨式佈局的戰機,美國科學人員也在現有的飛機基礎上改裝出來一些鴨翼式飛機,通過研究飛空性能總結出經驗,再加上後期飛控類計算機的輔助功能,鴨式佈局飛行器在它的不斷控制與糾正下,這才勉強的維持了穩定。

隨著美國現代化改裝和電磁彈射技術的逐漸完善,以及飛行器試驗的不斷深入發展,美軍發現傳統的佈局設計也能夠達到鴨式佈局所擁有的效果,且沒有鴨式佈局的負面問題。因此,美軍經過研究決定放棄鴨翼式佈局。

美國採用的是一種大邊條設計,它的機身邊條能夠達到與鴨式佈局相同的效果,且隨著美軍對飛行器技術的研究與積累,這類的設計可以說是十分地成熟了,例如美國的F-16和F-18戰鬥機上都裝備了非常誇張的邊條。


利刃軍事


不是美國不採用鴨翼,而是實際服役的戰鬥機都沒有采用。在三代機之前,飛機控制主要依靠人工。鴨翼的正反饋會迅速讓機頭上揚,造成失速墜毀。

中國的殲十五就是程序失控,機頭上揚墜毀,造成飛行員犧牲。

三代機中,美國的F-15依靠大推力發動機,把各種問題都解決了。F-16採用了邊條翼,達到了同樣的效果。

歐洲首先在發動機上不如美國。歐洲聯合的EJ200推力小,法國陣風的M88推重比小,推力也小,為了提高機動性,藉助於鴨翼提高響應速度。

第四代隱身戰鬥機,因為前翼破壞隱身效果,所以一般不採用。

蘇聯也是一樣。俄羅斯的發動機推力大,推重比略低於美國。


天明遙遙山海關


鴨翼佈局也叫前鴨翼,是配合後三角翼氣動佈局誕生。美國戰鬥機使用的機翼叫常規佈局。戰鬥機進入噴氣式飛機時代,在戰鬥機設計上大都採用這兩種機翼設計。

兩種設計方案各有優劣,沒有絕對的好壞之分。機翼的方式不同造成的氣動擾流各不相同。有關兩種機翼的問題我專門以F-22和殲-20為例寫過詳細文章,今天再給大家說說。

常規佈局機翼的戰鬥機在5000米以下的低空有很好的機動效果。尤其在小轉彎半徑優勢十分明顯。這一點是後三角翼氣動佈局無法比擬,加裝前鴨翼就是為了給後三角翼增加機動性。

常規佈局的另一個優點是機翼掛彈優勢,由於採取橫向拓展布局,在機翼承受範圍內可以掛載各種重量彈藥。而後三角翼只能在靠近機身位置掛在重量較重彈藥。靠近翼尖位置掛單太重,機頭就會翹起,無法起飛。但是常規佈局機翼在起飛時需要的推力要求很高。這也是目前只有美俄才使用常規佈局的原因。

後三角翼氣動佈局設計優點在於有很好的起飛昇力效果。在發動機動力不足的情況下是一種不錯的選擇。這就是歐洲三鷹(颱風、陣風、鷹獅)採取後三角翼氣動佈局設計的原因。說白了,沒有美俄這種實力研發大推力小涵道比軍用發動機。


核子獵潛艇


回答這個問題,首先先了解鴨翼對戰鬥機而言到底起什麼作用。常規氣動佈局的飛機水平、垂直尾翼都放在機體尾部,而鴨翼佈局則是放在機頭兩側。相對尾翼而言,可以使用較小的翼面積達到高機動性。

特別是飛機需要大強度的機動動作如:上仰、小半徑盤旋等,飛機的主翼和鴨翼會產生強大的渦流,產生比常規佈局飛機更大升力。而在常規飛行過程,存在操控的不穩定性(當然,這是針對早期飛機而言,現在電傳飛控系統足已解決這個問題)。

鴨翼佈局對飛機的起降也可以起到很好的作用,起飛時可以獲得更大升力、減少滑行距;降落時偏轉鴨翼可以起到減速作用。

瑞典Saab-37起飛圖,因為鴨翼的作用,僅僅滑行400米即可起飛。

回顧美國對鴨翼佈局的探索、嘗試。

XP-55

失敗的原因是由於當時沒有飛控計算機,純粹靠人力機械操縱,太過於複雜。

XB-70,女武神轟炸機

XB-70為解決鴨翼配平問題,翼尖設計成下折,低空超音速飛行下折25度,高空3 倍音速巡航飛行下折65度,以改善穩定性和機動性。

飛行狀態

X-29A

X-31驗證機

NF-15B

看完美國大量鴨翼佈局的探索、嘗試,我們大概可以做如下分析。

首先,美國有先進的科研實力,完備的大推力發動機配套,在常規佈局下可以獲得想要的機動性及推力,而無需通過加裝鴨翼來改善氣動部局,獲取機動性。

其次,加裝鴨翼對於機體的增重、隱身破壞等,同時考慮配平問題,也是重要因素之一。


河東三叔


縱覽美國空軍的百系列戰鬥機和一系列鳥族,蟲族戰鬥機,可以發現,除了少數使用三角翼和可變後略翼的設計佈局,大部分美國現役飛機都是常規氣動設計。反過來看歐洲三雄,中國殲-20和殲-10戰鬥機,使用的都是被美軍視為鴨翼的佈局。那麼,美軍為什麼不使用鴨翼,歐洲和中國使用的鴨翼的原因又在哪裡呢?

圖為美國的F-15三翼面驗證機

中歐並不是鴨翼的開拓者,美國也曾在上個世紀80年代探究過鴨翼氣動佈局的優劣之處。眾所周知,美國空軍現役的主力機型F-15,F-16和F-18戰鬥機都誕生於上個世紀70年代。而在那時,電傳操縱系統還不是十分可靠,鴨翼所帶來的複雜性已經被F-15三翼面試驗機所證明。

圖為F-119發動機

而到了21世紀,電傳操縱系統的進步明顯已經很容易解決鴨翼的俯仰力矩問題,鴨翼高低速時的機動性優勢美國也是承認的。不過F-22戰機和F-35的概念設計都基於90年代的電傳操縱水平,想更改也非常困難。美國其實目前非常看好鴨翼,波音和洛馬的六代機PPT都使用了鴨翼,可見,美國的一票戰機沒用上鴨翼只是受制於時代和80年代的實驗數據罷了。

圖為美國六代機設想圖

除了電傳操縱的原因,美帝發動機一如既往的強勁也導致了美國對氣動佈局並沒有深究。美國也曾是氣動佈局的領導者,但當F-404、F-414、F-119系列發動機一騎絕塵之後,明顯美國已經不需要通過氣動佈局來補充飛機性能。最新的F-135實驗數據已經達到了22.4噸的推力,幾乎又領先世界一代,可能在變循環發動機項目完成之後,波音洛馬六代機上的鴨翼也會因為絕對推力而被取消。


軍事新觀察


不願意。

這問題問的的奇葩,

美國的波音還有馬丁公司會告訴世界為什麼他們設計製造的戰鬥機不採用前鴨翼佈局嗎?雖然,美國現有的戰鬥機沒有采用鴨翼的型號,但是,美國是進行過這方面研究的,也有一定的技術儲備的!美國人利用F14,F16進行過多種翼型的探索,科研試飛,積累了經驗。一款飛機選擇什麼樣的機翼和外形氣動佈局,不是單純只考慮機翼,而且全盤考慮……同時,也有傳統思維的因素。沒有,不代表不知道。


孔乙己亂彈


採不採取鴨翼佈局,是飛機設計者綜合考量之後做出的選擇,鴨翼佈局有利也有弊,鴨翼佈局能夠提高飛機的機動性,但是鴨翼佈局需要非常可靠的操作系統,而且鴨翼佈局不利於飛機的隱身,再加上如果發動機性能足夠好,根本就不需要非得加裝鴨翼來獲得足夠的機動性,美國和俄羅斯發動機特別強大,所以你看他們的飛機,大多數不是鴨翼佈局。


新聞離我有多遠


美國不採用鴨翼,有很多觀點。我也來說說。說的不對不好,大家見諒。首先我不是專業人員,不是飛行員,也不是設計研究員。再就是國情決定,接觸不到。只能紙上談兵與書籍可獲得面。

一重心不同,鴨翼與常規明顯重心不同,帶來的武器裝載量與部位也不同。大家看看鴨翼發機裝載武器重心與常規佈局不同,鴨翼有著明顯上仰飛行特性,但為配平。前面重量要配重平衡上仰帶來的失速風險。這點上不如常規平尾配平。飛控難度不在一個數量級。

二機翼面積二次改進難度。鴨翼佈局,面積大小,決定了作用於主翼氣流特性。主翼單位載荷很難決定了,只能以配合前翼形式設計。這點上設計師很煩的。不同翼載荷飛行包線也不同。主翼載荷限制下,作戰能力說實話。實戰中很吃虧。(這和發動機也有關,二戰中有證明)主翼載荷受氣動外形決定。

三起降上,平尾配平對於起降來說優於鴨翼。特別是降落。別看短距起降鴨翼玩的很溜。那是機頭上仰帶來的優勢。但有利於對地面觀察嗎?這點上各國設計師都心知肚明。常規佈局配平平尾在後,可能反應上沒鴨翼來的快與直接。但機頭觀察上優於鴨翼佈局。活著飛行員與保持良好戰機是重點。降落失事中佔大頭。降落時對於地面觀察又是重點。美國為降低降落失事率,放棄鴨翼。


雲無相22974309



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