淺析殲20鴨式布局一,鴨翼爲何能提高升阻比?複雜程度空前!

說殲20的鴨式佈局前,必須瞭解什麼是飛機重心和氣動中心這兩個概念。對於飛機來說,其主要氣動面就是主翼、平尾或鴨翼、垂尾,主翼產生主升力,負責托起飛機,平尾或鴨翼主要用途就是控制俯仰和配平。

淺析殲20鴨式佈局一,鴨翼為何能提高升阻比?複雜程度空前!

常規佈局的F16的重心和氣動中心

俯仰:平尾或鴨翼主要作用之一就是控制俯仰,俯仰很好理解,就是抬頭和低頭。通過平尾或鴨翼的上下偏轉,空氣動力學稱為抬頭和低頭力矩,從而改變機頭的俯角和仰角。

配平:配平這個概念一般說的比較少,但對於任何飛機都很重要,因為任何飛機都有重心和氣動中心。重心誰都知道,就是飛機的重力中心,若不考慮掛載則飛機重心就是固定不變的。

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鴨翼佈局殲10的重心和氣動中心

而氣動中心會隨飛機速度、俯仰角變化而不斷改變,當飛機超音速飛行時氣動中心會大幅後移,帶來大幅的低頭力矩,所以必須依靠平尾或鴨翼產生力矩來恢復平衡,這就是配平作用。而當飛機的重心和氣動中心重合時,飛機就處於比較穩定的飛行狀態。

常規佈局沒有鴨翼的飛機,主翼在前、平尾在後,這種飛機的氣動中心就位於飛機重心和尾翼之間,尾翼的作用就是為了配平低頭力矩,尾翼必須產生負升力以保持平衡,因此這時候飛機的總升力會減小。

鴨式佈局的飛機,鴨翼在前、主翼在後,重心位於鴨翼和氣動中心之間,飛機為了配平低頭力矩,要求鴨翼必須產生正升力,因此這時候飛機的總升力是獲得提升的,所以鴨翼會提高升阻比。

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殲10起飛瞬間鴨翼提供輔助升力

比如,殲10戰鬥機本身推重比不高,但最大起飛距離僅需250米,比推重比更大的F15戰鬥機還短,充分說明鴨翼對提升總升力是非常顯著的。觀察殲10起飛狀態,可發現殲10的鴨翼和主翼是一致的正仰角,鴨翼幫助主翼產生了正升力。

因此兩款推重比相差不大的戰機,如果一款採用鴨翼,其升阻比會更大一些,故而主翼尺寸可適當縮小,減輕了結構重量、減小了空氣阻力。若兩者的主翼差不多,那麼有鴨翼的飛機,則可增大起飛重量、縮短滑跑距離。

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殲7和F18起飛時尾翼下壓產生負升力

觀察常規佈局的殲7和F18,它們在起飛離地的瞬間,其尾翼的下偏角度很大,說明尾翼產生負升力來下壓機尾,就像槓桿一樣把機頭翹起來。

縱觀全球範圍內的四代機,只有殲20採用了全動鴨翼+大邊條設計,其氣動佈局是最複雜的一款,也說明成飛對戰鬥機氣動佈局的掌握達到了空前高度,兼顧了隱身、超音速、超機動能力,下面會一一交代。


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