殲20鴨翼三,成飛如何突破鴨翼天生缺陷,讓殲20飛行品質完美?

前面說過鴨翼在於配平和產生渦升力,然而鴨翼的天生缺陷也明顯,在大迎角時鴨翼需大幅下偏產生負升力,從而減小迎角的繼續上揚發散,避免繼續抬頭進入失速螺旋。所以單純的鴨翼,如颱風、陣風在無掛載和無顧慮操作下,其最大仰角只有28度,殲10的大仰角能力也好不哪去。

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美國F18E大仰角下產生的強烈邊條渦

與之對比,美國常規佈局的F18,由於加裝了邊條翼,在不同仰角下都可持續拉出穩定邊條渦流,即便在空戰大掛載下,F18的實用仰角仍可達到50度,可見鴨翼的天生缺陷之大,難怪美國人不願採用。另一方面邊條翼雖能產生持續邊條渦,但邊條是固定死的,無法轉動來控制邊條渦的大小,故而需襟副翼等其他佈局來配合。

所以,任何一個氣動部件都不能達到完美,還需通過其他手段來補強,但有了強大的發動機還是常規佈局更好些,減少了氣動的複雜程度,同時降低了飛控系統的難度,還能大幅降低造價。鴨翼的配平和渦流是一對矛盾,配平強超音速性好,但渦升力弱,反之亦然。

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殲20鴨翼和主翼是中距耦合

前面說到了歐洲雙風和殲10,從殲9到殲10到殲20,成飛在鴨翼上一脈相承。殲20基本繼承了殲10的鴨翼佈局,有人說是殲10的魔改,殲20鴨翼也是採用中距耦合,但距離比殲10遠,配平能力強,超音速好,但難免造成亞音速性不足。

作為開四代機鴨翼之先河的殲20,採用鴨翼的一大難度還在於必須考慮隱身性,三代機的鴨翼都比主翼高,便於下洗渦流抵達主翼合適位置,從而穩定主翼氣流場,增大升力同時延緩大迎角下主翼失速時間。而殲20的鴨翼不得不和主翼處於同一水平面,以減小雷達反射,因而採用鴨翼上反、主翼下反,主翼外緣帶氣動扭轉的特殊設計,鴨翼面積也更大。

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鴨翼上反、主翼下反,外翼扭轉

殲20鴨翼中距耦合,故渦升力不足,且大迎角天生有缺陷,低速性不佳,成飛通過在鴨翼和主翼之間加裝了大邊條來改善這個問題,殲20邊條非常大,遠超陣風戰機上的小邊條,從而製造了一個強悍的邊條渦流發生器,也就是殲20上面其實有四個渦流發生器:菱形機頭的機頭渦、鴨翼渦、大邊條渦、主翼前緣渦,但殲20的最主要渦升力來自邊條和主翼,鴨翼渦則改善了兩者的融合和疊加效應,同時鴨翼還提供配平和増升。

殲20如此複雜的組合氣流場,在世界範圍內僅見,這樣的組合渦流效應,既強於類似F18的常規佈局+邊條,也強於單純鴨翼的颱風和殲10,當然也由於邊條更大也好於陣風的小邊條,殲20可以說是當今最完美的鴨翼佈局了,各方面性能兼顧,保證了各種姿態和速度下的大迎角飛行能力和強大的渦升力,目前殲20發動機雖不給力但仍具有強悍的超機動、超音速、超巡航和亞音速能力,可見氣動之優秀。

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小迎角下各渦流發生器就能拉出強勁渦流

實際上通過觀察還可發現,殲20鴨翼前緣的還有一個前掠而尖銳進氣道唇口,它也能產生一定的渦流效應,所以殲20的氣動複雜性是空前的,對飛控系統要求到極致和超乎想象,中國人玩氣動達到了如此程度,千萬莫小看我兔軍工能力。殲20鴨翼後面的大邊條是帶有弧度的,類似F18E/F和梟龍戰機上的哥特式邊條,從而更提升了渦升力的強度。

由此可見殲20對渦升力的深挖達到了極限,造就了殲20優秀的飛行品質,殲20通過鴨翼和大邊條,充分兼容了配平和渦升優勢,以至於高空高速、低空低速、大迎角性都無比優越!成飛將殲10的鴨翼、梟龍的邊條進一步發展,完美融合到了殲20的升力體和隱身設計中,在鴨翼佈局上中國的造詣將歐洲遠遠甩在身後,雖然鴨翼耦合是他們發現的,正如DSI進氣道是美國搞出來的,但都不影響成飛將他們發揚光大和遍地開花,為成飛點贊!


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