鴨式佈局飛機的劣勢是什麼?

兵器次元火炎焱燚


鴨式佈局首先克服的是正常佈局的配平負升力。直接的缺點就是俯仰正反饋會引起系統發散,容易俯仰失控。但是隨著計算機的電傳操縱系統,縱向安定性問題解決了。

正常佈局的飛機,飛機質量重心在氣動中心前面。這樣是一個靜穩定系統。改變飛機姿態的氣動操縱面在飛機尾部,距離氣動中心很遠,操縱力矩才足夠大。同時,飛機機翼對重心有一個向上力矩,讓飛機有低頭趨勢,用較小的平尾配平較大的機翼,平衡低頭力矩。特別是在飛機起飛著陸的時候,為了保持飛機抬頭,平尾產生的是向下的力,減小了飛機的總升力。

鴨式佈局解決了平尾的副升力,變成正升力。由於鴨翼在氣動中心和飛機重心前面,形成一個正反饋系統。如果單純依靠人工操縱,很容易形成飛機加速抬頭或低頭,導致失控。在低速飛行時人力操作基本可以保持穩定,高速飛行就很困難了。

電傳操縱出現後,計算機控制飛機姿態,才使得鴨式佈局可以在戰鬥機上實現。控制軟件編寫難度和正常佈局飛機差不多。差別是對鴨式佈局姿態運動方程如何確定的。

鴨式佈局的劣勢肯定是對隱身性能有影響。其次是氣動耦合距離如何確定。而這是和飛機性能密切相關的。一旦確定就無法更改。

不過隨著人工智能的發展,將來也許會出現自動調整飛控系統參數的智能電傳操縱系統。飛行員(或計算機)可以前後調節鴨翼與主翼的距離,適應不同的飛行狀態。

自然界中的鳥類沒有進化出鴨式佈局的飛行方式。人類可以做到。

至於渦流控制,與鴨式佈局沒有直接關係。只有在大後掠角的機翼根部才會誘導出現渦流。小後掠角不會產生控制渦流。渦流控制也只是在大迎角的時候才有用。就是說渦流不是必須的,是錦上添花,不是雪中送炭。


天明遙遙山海關


(殲20的優勢在於遠距鴨翼)

鴨式佈局最大的劣勢是其渦流增升作用與配平優勢只能2選1,魚和熊掌不可得兼。比如想發揮鴨翼配平能力上的優勢,只能選擇遠距鴨翼佈局,這樣一來就無法讓鴨翼產生的渦流對主翼產生作用;而如果想讓鴨翼對主翼產生下洗的渦流,那就必須讓鴨翼儘量靠近主翼,這樣一來鴨翼在作為俯仰控制舵面時離升力中心過近,控制效率上不如常規佈局得水平尾翼。

(亞音速時鴨翼產生負升力)

鴨式佈局另一大劣勢是,亞音速飛行時升阻比不如常規佈局飛機。眾所周知靜不穩定飛機的升力中心位於重心前,這樣一來位於前面的鴨翼必須產生負升力來配平控制飛機平衡,而常規佈局飛機的水平尾翼則通過產生正升力來配平。這造成同等條件下鴨式佈局飛機會損失升力造成亞音速機動性不如常規佈局飛機。

(颱風戰機通過遠距耦合鴨翼帶來了優秀的超音速性能)

尤其是像殲20這樣的遠距鴨翼,只有到了超音速後升力中心大幅度後移到重心後面,此時就到了鴨翼大顯身手的時候,由於升力中心到了重心後面,此時就需要鴨翼產生正升力來配平,而常規佈局飛機的水平尾翼則需要產生負升力來配平,可以說鴨翼在超音速條件下的優勢是遠遠優於常規佈局飛機的。

(殲20)

鴨翼在亞音速時由於離升力中心較近,所以配平力臂較短,需要較大角度的偏轉才能滿足配平需求,進一步增大了飛行阻力,到了超音速情況則截然相反。所以說目前像殲20、颱風這種遠距鴨翼佈局的飛機是犧牲了亞音速機動性能來換取超音速機動性能,殲20飛行員才會說出到了超音速時就是殲20的天下的豪言壯語。


兵器次元


光說缺點的話,鴨翼的缺點不少。首先,為了實現鴨翼和主翼的有利干擾,大多數鴨翼機選擇三角翼形,而三角翼形的亞音速誘導阻力系數較高,導致阻力系數較高,雖然取得了更大的升力係數,但是升阻比同樣是減小的。

上圖為印度的陣風,可以很清晰的看見其鴨翼在進行俯仰配平,鴨翼的俯仰配平效率是低於平尾的,因為鴨翼的配平阻力更大,如果想要減少鴨翼的配平阻力,必須大大提高靜不穩定,那麼鴨翼的升力和鴨翼對主翼的增升作用就會減小,那麼升阻比帶來的問題就更大了。

這也是無tvc的鴨翼機一般沒有較大的攻角能力,現實生活中沒有一副gif圖,一個視頻表明無tvc的鴨翼機有這個能力。

我目前見過的最大攻角是上圖中的颱風,大概有30度。而且,增生還不是遠距鴨翼的任務,那個主要是用來超音速配平。

鴨翼對於正向rcs也是有影響的,雷達隱形裡有佔位效應,意為巨大的主翼佔據前方位置時,是會遮蔽後方的主翼的,但是鴨翼顯然沒有這個效果。

而且鴨翼對於橫向更加不穩定,不過這個問題在飛控的不斷更新下已經解決了。


英雄光


我能說出鴨翼的十大缺點。第一隱身鴨翼肯定有影響的雖然不大但是還是有,這樣就在隱身上無法壓制F22,這樣就輸了一大截。第二鴨翼會增加重量,體積越大意味著重量也越大,加上傳動部件和液壓系統,相比平尾要增加不少重量,因為鴨翼在前面自然傳動部件就越長,重量也就越大。第三,鴨翼與格鬥彈倉距離很近在大仰角發射格鬥彈危險係數很大,鴨翼的擾流會影響到格鬥彈的發射。第四,F22之所以設計成菱形機頭第一是為了隱身考慮,第二是為了利用菱形機頭配合矢量發動機拉出強大渦流來,而殲20是鴨翼佈局無法利用鴨翼佈局通過菱形機頭拉出強大渦流來。第五,鴨翼重心過於分散,飛行過程中要不斷的調整姿態,各個舵面要相互配合以適應高速氣流帶來的影響,這樣就無法做到最佳隱身方式,第六,鴨翼的機頭性太單一,只能做簡單的機動。第七,鴨翼影響了美觀,豎著看一個土字了得。第八鴨翼大仰角情況很容易失控。第九鴨翼影響到了航炮的安裝位置,很多地方要做出讓步。第十鴨翼和矢量發動機並不是最佳組合


邪光斬斬斬


老生常談的問題了,回答這個問題說了實話,沒人相信。有很多人回答這個問題了,大家列舉了很多數據,都說的很有道理,我就換個角度說,或者說是換位思考…

那麼,回答這個問題之前,先問個問題:為啥沒有一架飛機同時能當運輸機,偵察機,反潛機,預警機和戰鬥機呢?

原因就是每種飛機根據自己的作戰任務不同,有自己的使用要求。一架飛機不可能面面俱到!

具體到戰鬥機,也是同樣的。大家注意到沒有運輸機有鴨式佈局的沒?沒有!這是因為運輸機強調的是亞音速性能!或者強調亞音速性能的飛機,沒一個用鴨式佈局的!

是飛機設計師的疏忽?其實這就說明了問題,鴨式佈局強調的是高空高速性能!

這種飛機佈局高空高速性能好,同時兼顧亞音速性能。也就是說亞音速性能放到次要位置!

飛機的起降性能最能說明問題,亞音速性能好的飛機通常起飛速度低,高空高速性能好的飛機,起飛速度都要高一些。

殲二零號稱超音速性能無敵,所以亞音速性能麼…

有興趣的百度一下飛機空戰發生的高度和速度,我要是說的多了又被噴。

… …






永l喜歡兵器和攝影


世界上有鴨翼的飛機是歐洲的兩風,中國的殲10系列,殲20。

颱風

殲20


鴨翼主要有兩個作用,氣動配平和增加飛機的機動性,但是鴨翼也有不少缺點。

像美帝的飛機大多是常規佈局,而沒有鴨式佈局,F15,F16,F14,F18,等。至於他們為什麼不用鴨式佈局而用常規佈局,不是因為美國設計師的保守設計,像F14的可變後掠翼,F22的氣動設計都是比較先進的。最大的原因,就是這些飛機出現的時代,計算機不算髮達,而鴨式佈局最大的缺點就是操縱困難,所以這極大的限制了美帝鴨式的應用。

而到了現在,電傳飛控的出現,極好的解決了這個問題。

鴨翼處於主翼的前方,在大迎角下容易失速,影響操縱和配平問題,為此鴨翼一般採取大展弦比,後掠翼的小翼面形狀,雖然緩和了失速,但是這又極大的影響了飛機的升力效率。

橫向操縱性能差。平尾佈局的飛機採用差動平尾和副翼的控制有較好的滾轉率,而鴨翼由於是小翼面,差動時升力效率不夠好,而飛機後緣的副翼襟翼還要起充當配平的尾翼,或者起飛時的增升裝置,這些都限制了飛機副翼襟翼的橫向操縱性能,導致了飛機整體的橫向操縱性不夠好。

還有與平尾飛機相比,鴨翼佈局的飛機,不能採用太大的亞音速靜不穩定度,以免影響其優勢的發揮。


羅長空


鴨翼佈局飛機具有較好的升力特性,並能通過鴨翼在翼上方產生渦流,提高失速攻角。但是鴨翼渦流會與主翼、機身和垂尾流場間的產生交互作用,如果不能處理好,將會對飛行穩定與姿態控制產生不良影響。

由於鴨翼渦流會干擾垂尾附近流場,影響縱向穩定,再加上鴨翼佈局飛機的垂尾距離重心重心較近,力臂較短,所以需要較大面積的垂尾才能保證足夠的縱向操縱力矩,這將增加結構重量、阻力和雷達反射截面積。有的鴨翼佈局戰鬥機為了提高大迎角時的橫向穩定性,還會在機腹加裝腹鰭。

如果採用近距耦合鴨翼設計,由於鴨翼距離主翼較近,兩者所產生渦流間能產生有利干擾,進一步提高大迎角性能。但同樣,近距耦合也使鴨翼距離重心較近,需要較大面積才能產生足夠的俯仰控制力矩。這也增加了結構重量。

此外傳統上還認為,鴨翼還對降低前半球RCS不利。傳統佈局戰鬥機的平尾位於機翼後方,可被設計為在同意平面而受到主翼的遮蔽。而鴨翼位於主翼之前,而且由於鴨翼要產生脫體渦流過機翼上表面,所以兩者必須處於不同水平面且鴨翼要高出主翼,因此前半球RCS必然要高於傳統佈局戰鬥機。

此外鴨翼在偏轉進行姿態控制時,將進一步將增加前半球RCS值。因此鴨翼佈局隱身戰鬥機的設計難度要比傳統佈局戰鬥機更大一些,要在隱身性能和機動性能之間取得完美平衡才行。


鷹眼戰情室


軍武直達為你解答!首先要知道鴨翼佈局是什麼意思,其是在駕駛艙後面有一對小的三角翼。 優點:主要是為了特高戰鬥機的升力與增加機動性能力,也就是說在相同的跑道距離上,鴨翼佈局比常規佈局滑跑距離更少;調整氣流,提高機動性。如中國殲20

但鴨翼佈局缺點:雷達波反射面積大;對導彈的空氣動力方面有些影響。因為鴨翼佈局雖然可以快速對機頭調整方向但是由於其迎角不斷變化對隱身能力的破壞就大。

常規佈局:除了主翼和尾翼之外沒有任何輔助機翼的佈局。 優點:相對鴨翼來講雷達反射面積較小;重量輕些。隱身性能加強。空空導彈可以更好的識別目標。如美國f22


軍武直達


採用鴨式佈局的戰機主要側重點在於大迎角姿態飛行中飛機可利用鴨翼對機翼產生的有利氣流乾擾,使得飛機獲得更大的升力,從而增強大迎角飛行能力,提高飛機的機動性能;通常飛機在大迎角條件下,翼面所產生的升力係數會趨向飽和,所以加載類控制面的低頭控制能力也趨向飽和,這是常規佈局大迎角控制力的一個天生的無法克服的缺點。而鴨翼才是大迎角下有效的低頭控制裝置,這種大迎角飛行的非常規氣動力控制裝置遠遠優於非鴨翼佈局的飛機。目前除了我國的殲-10和殲-20戰機,歐洲的幾種三代半戰鬥機也採用鴨式佈局。





當然鴨式佈局的飛機也有一定缺點,其中最突出的缺點就是飛機最大攻角與持續攻角的矛盾性,而常規佈局飛機的雙激渦流可平衡這項缺陷。並且鴨翼偏轉時產生強度較大的鏡面反射回波,對飛機頭向RCS影響甚至比常規佈局飛機大。鴨式佈局之所以複雜,就因為其並非一個單一氣動現象的載體,前翼既產生近距耦合現象影響機翼的升力,又自身形成升力影響飛機的總升力和控制力距,還在超過一定迎角之後產生渦流,形成渦升力,所以鴨式佈局主要控制手段還是和無尾三角翼一樣依靠後襟翼。




當然一款飛機的性能並不是只是從它的佈局上就能概括一切,雖然一些研究證明採用正常佈局的飛機在增升方面也取得了不錯的效果,但採用鴨翼佈局的戰鬥機在升力體佈局方面同樣也有巨大優勢,而採用升力體邊條翼鴨式佈局的飛機,其升力特性不僅來自鴨翼、前邊條和機翼脫體渦之間的縱向耦合,而且與左右脫體渦的有利干擾有關,而正是後者在機身上誘導出相當可觀的升力,此外採用升力體邊條翼鴨式佈局佈局,還可以選擇更小的展弦比,這可以減少過於依賴發動機性能方面的要求。




梁無咎


鴨翼佈局的飛機設計難度要比常規佈局略高。因為面積巨大的主翼受到鴨翼的下洗。所以早期的鴨翼飛機都將鴨翼的位置放在離主翼很遠的位置。

典型的例子就是XP-55與震電。鴨翼要離主翼儘可能的遠,這就一定程度上限制了鴨翼佈局飛機的設計。所以鴨翼佈局在電傳飛控出現之前,相比常規佈局是有很多坑爹的問題的。所以即使世界上第一架飛機是鴨翼佈局,在很長一段時間內各國實用化的軍用,民用飛機也都是常規佈局。

鴨翼對主翼會造成干擾,這是個坑爹的問題。鴨翼佈局真正要走向實用化,就需要電傳飛控,這樣才能有效利用鴨翼對主翼造成的這種干擾。這就是“耦合鴨翼”的概念。也正是因為耦合鴨翼概念的出現,鴨翼佈局才真正得以推廣開來。

但是這並不是說鴨翼佈局相比常規佈局就有多少優勢了。如今各國的戰鬥機基本就是鴨翼佈局與常規佈局各自都有不少型號,也側面說明了:鴨翼佈局和常規佈局各自都有各自的優勢。

那麼這個各自的優勢是什麼呢?

首先,鴨翼佈局在全包線下的升阻比上,可以在某一個點上做到很高的水平,相比常規佈局會有明顯的優勢。但是在全包線的平均氣動特性上,鴨翼佈局不及常規佈局。另外一點,現如今隱身飛機的設計中,最注重的就是飛機正面的隱身性能。而鴨翼佈局因為鴨翼在前,使得飛機正面的雷達反射特徵複雜化,提高了設計難度。

所以,要設計出鴨翼戰鬥機,要設計出性能優異的隱身鴨翼戰鬥機,其技術難度是不小的。關於鴨翼佈局兩個常見的說法:“鴨翼隱身比常規佈局差”“發動機推力小才用鴨翼佈局”這兩句話實際上是有一定道理的,但是其背後真正的原因要比字面上複雜的多。


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