引言
上一篇中說到，工程師們發現了邊條翼的作用，戰鬥機高空高速性能和起降性能之間的矛盾得到解決，於是從那以後很長一段時間內，各國戰鬥機都開始使用邊條翼。比如耳熟能詳的俄羅斯蘇-27戰鬥機，美國的F-15，F-16等等一大批都使用了邊條翼設計。似乎一切都在朝著邊條翼的路上發展，戰鬥機的氣動佈局已經非常完美了。
蘇-27邊條翼拉出渦流
然而，工程師們並沒有閒下來，他們中的一部分人覺得，這並不是他們想要的結果，他們還想要造出性能更先進的戰鬥機。這一部分人坐到了一起，他們覺得邊條翼也不夠完美，戰鬥機的機翼還能做一些文章。
經過一番激烈的討論，他們將目光集中到了戰鬥機的水平尾翼上。
水平尾翼:你們想幹啥……
常規佈局的F-16戰鬥機
一個工程師發言了：“為什麼非得把水平尾翼放在主翼之後呢？如果把尾翼搬到主翼之前會發生什麼呢？”
這時候立馬有人起來反駁他：“萊特兄弟的飛行者一號飛機不就是類似你說的尾翼在主翼之前？在那之後的一些飛機也嘗試過類似設計，升力雖然出色，但是缺乏縱向恢復力矩，導致飛機非常難以控制。速度慢的時候還能靠飛行員操作改回來，速度快的話那分分鐘就是機毀人亡！”......
經過這一番討論，一部分人開始對這種特殊的氣動佈局產生了濃厚的興趣，一部分人則想著直接取消累贅的水平尾翼，剩下的則繼續優化著邊條翼+水平尾翼的佈局……
從飛機氣動佈局說起
飛機屬於大氣層內飛行的飛行器，需要利用空氣產生升力。氣動佈局說通俗點就是它的外形，目前世界上所有的飛機氣動佈局都是根據空氣動力學原理設計的，不同的外形有著不同的飛行性能。
現在世界上比較常見的氣動佈局主要有四種。
常規佈局的F-35戰鬥機
第一，常規佈局。也就是水平尾翼佈局，提供升力的大主翼在前，控制飛機縱向爬升和下降的小尾翼在後。
第二，無尾三角翼佈局。這種佈局法國人最喜歡，達索公司的戰鬥機大多采用無尾三角翼佈局。這種佈局的特點是隻有三角翼作為主翼，利用主翼後面的襟翼來控制戰鬥機縱向的爬升和下降。這種佈局除了達索的戰鬥機之外，航天飛機和一些飛航式導彈身上也能見到。
四種氣動佈局
第三，三翼面佈局。三翼面佈局非常好理解，就是在常規佈局的前提下，再在主翼前面加一對小機翼。比如沈飛當年的雪鴞戰鬥機方案▼就是典型的三翼面佈局。據說這種氣動佈局結合了鴨翼和常規佈局的特點，不過目前為止還沒有大規模運用。我也還了解的不多，等我多看幾個論文再來和大家聊它，今天的舞臺是鴨翼的。
第四，鴨式氣動佈局，也叫作鴨翼氣動佈局，或者叫它鴨翼-三角翼氣動佈局。世界上第一架飛機飛行者號飛機就是鴨式氣動佈局，控制縱向爬升和下降的小翼在前，而提供升力的主翼在後。像這個樣子▼，和常規佈局相比正好相反。
什麼是鴨翼
想了想，發現實在是不好怎麼描述，還是上圖吧。▼劃重點！這不是殲-10！它是以色列的獅式戰鬥機，因為殲-10和它長得太像了，所以不少人把獅式戰鬥機當成殲-10的渣男爸爸。但其實呢，獅式真的挺冤的，明明就關係不大，卻死死地把這個鍋給背上了。看它的小翅膀，就是座艙下邊位置的那個小翅膀，那就是鴨翼。
獅式戰鬥機
鴨翼也分為兩種，一種是可以活動的。圖中獅式戰鬥機的鴨翼明顯偏轉，就是可以活動的鴨翼，可以用於控制飛機飛行姿態。另外一種是不可活動的，安裝在機頭位置。這種鴨翼的作用和邊條翼一樣，只能拉出渦流，不能控制戰鬥機飛行姿態，飛行姿態的控制還得靠主翼後部的襟翼活動。這種固定的其實沒多大意義，所以目前主流的鴨翼佈局大多是可以活動的真鴨翼。
仔細觀察幻影-2000進氣道位置，有一對固定的小翅膀
鴨翼的作用
鴨翼有什麼用呢？它的作用主要表現在三個方面。
第一，像邊條翼一樣，拉出渦流，在主翼上表面產生低壓區，從而增大機翼上下表面的壓強差。在(一)中我們知道，使用三角翼的戰鬥機展弦比非常小，可以躲在機頭產生的激波之後，但是升力特性較差，導致起降性能非常難看。於是邊條翼出現，三角翼設計偏居一隅。但是鴨翼的出現，讓三角翼重振雄風，重新成為主流機翼設計之一。鴨翼一般配合三角翼設計，在起降時，鴨翼在飛控系統控制下朝著特定方向偏轉，為三角翼帶來渦流，提升低速條件下優秀的飛行性能。
鴨翼-三角翼佈局殲-10大迎角低速性能非常出色
第二，不會產生負升力，偏轉時不會讓飛機總升力損耗。使用常規佈局的飛機主翼在重力後面，所以為了保持飛機俯仰方向的安定性，其水平尾翼產生的升力是向下的▼(左圖)。而鴨翼則不一樣，使用鴨翼氣動佈局時，重心位於主翼與鴨翼之間，所以鴨翼和主翼都是產生升力的▼(右圖)。這會帶來怎樣的結果呢？
純手繪
我們知道，水平尾翼是用於控制飛機俯仰姿態的，當飛機抬頭爬升時，水平尾翼向下偏轉，採用的方式是機尾向下來實現機頭超上，總升力是損耗的▼。而使用鴨翼的時候，鴨翼抬起，帶著機頭抬起，飛行員拉桿飛機立馬重心上身，總升力不會發生損耗。
突然發現自己忘了畫第二架的進氣道，那它用火箭發動機好了，省了進氣道
第三，可以帶來更長的控制力矩，使戰鬥機擁有更加出色的機動性。鴨翼一般使用在噴氣式戰鬥機上，噴氣式戰鬥機發動機後置，重心也相對後移。像F-22這種常規佈局，重心在機身靠後，前半部分基本沒什麼重量，所以主翼設計的非常靠後。為了配平機身，水平尾翼甚至伸出機尾之外。就算如此，水平尾翼離重心的距離比較近，因而力矩也更小。而鴨翼裝在機頭，離發動機很遠，力矩更大，控制飛機也更加輕鬆，於是裝有鴨翼的戰鬥機擁有更為出色的機動性。
F-22尾噴口
不過F-22的機動性其實也非常出色，這是由於它裝備了兩臺F-119矢量推力發動機。在進行機動飛行時，姿態變化是由尾翼舵面和發動機噴口偏轉共同控制，於是獲得優秀的機動性能。
鴨翼是一匹烈馬
早在很多年前，就有人試過鴨翼氣動佈局，但是因為縱向穩定性實在是太差而放棄。為什麼鴨翼會這麼難以控制呢？經過大量的風洞試驗之後，工程師們發現，鴨翼在拉出渦流時，產生的渦流會和主翼氣流作用。兩股氣流遇到一起就打架了，然後飛機就變得不穩定。這個時候飛行員操縱桿動一動，戰鬥機能動三動，單純以人力根本無法控制住飛機。
烈馬被工程師們制服
遇到困難之後，工程師們又坐到一起開會了，經過一番爭吵，他們又分為了兩派。
一派主持在合理設置鴨翼位置的前提下，採用靜不定設計，再寫出相應的飛控程序，利用飛控計算機來讓鴨翼和主翼配合，從而解決氣流打架的問題。
另外一派則覺得，調整鴨翼的位置就可以解決這個問題。
電傳系統的殲-10B
於是，寫飛控程序的工程師們的頭髮禿上加禿，嘔心瀝血，終於寫出了可以克服氣流打架的飛控程序，鴨翼這匹烈馬被他們馴服。研究鴨翼位置的這一派也成功了，他們將鴨翼向後移動，靠近主翼，從而解決了氣流打架的問題。他們將自己的方案命名為“近距耦合鴨翼”，並狠狠地嘲笑了一波禿上加禿的另一派工程師。
後來，世界上出現了兩種鴨翼佈局，一種是中距耦合，靠電傳操作系統給鴨翼套上馬鞍。這種佈局的代表就是殲-10戰鬥機。
近距耦合的獅式戰鬥機
另外一種則是近距耦合鴨翼佈局，代表是以色列的獅式戰鬥機。從性能上來說，兩款戰鬥機不相上下，各有各的長處，以後有空再來對比。
結語
鴨翼是一匹烈馬，雖然給飛機帶來了優異的飛行性能，但是裝了鴨翼之後的飛機非常不穩定。飛行員動一下操縱桿，飛機就能瘋狂地跳個舞，拉都拉不住。好在隨著技術的發展，靜不定設計，電傳操作和近距離耦合設計出現了，鴨翼這批烈馬終於乖乖套上了它自己的馬鞍，開始乖乖聽飛行員的使喚。
殲-10BTVC
未來，隨著矢量推力發動機的發展，戰鬥機將擁有更加優秀的機動性能。特別是全向對稱軸偏轉矢量發動機和鴨翼的配合，帶來了更為強大的起飛性能和機動性。去年的珠海航展，使用矢量發動機和鴨翼佈局的殲-10BTVC技術驗證機甚至實現了人類歷史上首次單發戰鬥機飛出落葉飄的動作。不過這個配合的飛控軟件更復雜，工程師們的頭髮……
感謝各位閱讀，敬請期待第三節《神奇的機翼(三)，處女座的設計師》
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