03.05 中国的隐身战机歼20前面为什么要加鸭翼?

低调的华丽1985


目前,全球已经露面的第五代隐身战机已有5款,美国的F-22和F-35、中国的歼-20和FC-31以及俄罗斯的苏-57,而其中在气动布局方面唯一采用鸭翼布局的就只有我们的歼-20战机,这一点让不少网友都“耿耿于怀”,不少认为鸭翼会破坏隐身效果,疑惑歼-20为什么要加装鸭翼?

鸭翼可以提升升力

因为歼-20战机在研发的时候并没有一款先进的大推力涡扇发动机能用(现在也没达到要求),无奈只能采用俄制AL-31F发动机,不过该发动机的最大推力也只有13.5吨左右,很难满足最大起飞重量超过35吨的歼-20战机的要求,而鸭式布局不同于常规布局,鸭翼和机翼分别位于飞机重心的两侧,都可以产生正升力,所以采用鸭翼布局之后,可以提升歼-20的总升力。

鸭翼提升机动性

歼-20战机的鸭翼安装的位置比机翼更高,在该战机大迎角飞行时,前置鸭翼会产生脱体涡流,而涡流在经过主机翼的上翼面时,会与机翼本身产生的气流流动产生有利的干扰,此举可以推迟机翼气流的分离,从而增加歼-20战机在大迎角飞行时的升力,以增强歼-20战机在大迎角飞行时的机动性。

另外,在之前的一次采访中,国内著名军事专家傅前哨称,歼-20在设计要求上都是以超越F-22战机为目标的,而早期立项研发歼-20时得到的F-22战机升力系数是2.0(而当时全球所有战机升力系数最大的也只有1.6),歼-20也就按着这个指标去研发了。

然后歼-20战机问世之后就一不小心成为了全球升力系数最大的战斗机,为了将升力系数提升到2.0也是歼-20采用鸭翼的原因之一,与此同时歼-20的机动性也得到了很大的提升,使得其可操控性完全优于其他五代机。

鸭翼不影响隐身效果

其实,从某种意义上来说歼-20战机的鸭翼只是将常规布局的水平尾翼放到了机翼的前面,而歼-20的鸭翼和F-22的水平尾翼一样,在平飞的时候对战机本身的隐身效果影响并不大,只有在机动飞行转动鸭翼时采用影响,而F-22的水平尾翼在摆动时也会影响它原来的隐身效果。

总之,歼-20战机采用鸭翼可以说是我们对性能追求最优的结果,弥补发动机推力不足、提升战机总体升力、提升战机的机动性等,而且歼-20战机采用的鸭翼与F-22那个巨大的水平尾翼一样,在平飞时并不影响其本身的隐身效果,所以各位也不必对此耿耿于怀。


天下布武


歼-20的鸭翼问题,一直是网友们关心的问题,如四代航发涡扇-15装配以后,鸭翼会不会取消呀等等。2011年“威龙”横空的那天,鸭翼即被闹热地讨论,其中还引用了一句美国专家很知名的话,鸭翼要装在敌人的飞机上。致于这话哪里来的,至今无从考证。

自从网媒出现,各种各样的奇谈怪论,正如冬天弥漫的雾霾一样,使人看不清楚,大部分讨论比较正面,有些则是有毒的。为此央视邀请航空专家曾经做过无数节目,证实了鸭翼对隐身影响,不是一点影响没有,几可忽略不计。

加之美国六代机,波音联合洛马,已给自已装上了鸭翼,热闹的讨论才终得如雾一样转眼消失。魂舞大漠的看法,非专业之士,最好先听听专家的解读,有不解不知不会,可以先学习,最好不要人云亦云,当鹦鹉随波逐流,失之自家判断,即会迷失自已。

鸭翼对隐身,在特定飞行条件下,才有丝微的影响,不过经过精心的处理以后,好处多多。不只改善和提高飞机机动性能,还会增加飞机安全性能。歼-20的成功实践表明,我们选择鸭翼是对的,不只为初期型所装配的发动机性能不佳,也并非对隐身的考虑不多,装上鸭翼是综合考虑的结果。

作为一代隐身战斗机,在设计之初,懂得取舍很重要,有所取有所不取,不盲目追求过多的高新技术和高指标,才能创新出真正实用耐用的装备。歼-20列装后,除了鸭翼被吵吵了一阵子,它皮实结实和耐用,平时不用躺在恒温的机库中,也没有那么多的毛病,应该说它的设计是最为成功的,难道不是吗?


魂舞大漠


歼-20作为我国空军最重要的隐身战机,已经让空军跟美俄两大军事强国并驾齐驱,也是我国在隐身战机引领世界的潮流,歼20战机已经攀登到我国空军战斗机的最高杰作和巅峰。现在,我国歼-10战机和歼-20战机都装备着鸭翼,经过歼-10战机在前面十年测试,再到歼-20战机鸭翼成功运用,而且还是装备到我国最先进的隐身战机。可见,鸭翼布局好处绝对大于弊。

根据美国六代机研制计划和气动布局,将来也将采用鸭翼布局,而在美国隐身战机F-22和F-35却看不到其鸭翼布局,为何偏偏装备到第六代战机。这说明美军也对鸭翼布局有着相当研究,而不装备在五代战机,主要就是五代战机已经定型不可能推到重来,而下一代隐身战机将是各国追逐的焦点,这也不难理解我国钟爱鸭翼布局。

歼-20战机鸭翼前后缘角度,这对战机进一步降低RCS反射大有益处,在面对雷达波探测之时,其尾翼保持在主翼相同面,在尾翼和主翼相同遮蔽下,这对其尾翼和主翼减弱雷达也是相当有好处,在面对米波雷达更加有隐身的好处。

鸭翼气动布局也是平衡战机外形最重要的一步,对歼-20战机来说,提高其爬升升力和机动性,这对于歼-20战机大角度切入和超音速巡航能力非常重要。毕竟,我国发动机确实不如美俄两国,鸭翼布局正好弥补其缺点。之前,歼-20战机飞行员曾经说过,进入超音速巡航就是歼-20战机天下,可见歼-20战机超音速巡航也是有鸭翼的功劳。

歼-20战机作为所有五代隐身战机中首个采用鸭翼布局,这在F-22、F35,、苏-57等常规布局隐形战机面前想的不合时宜。随着,美国第六代战机加入鸭翼布局行列,未来世界各国也将跟随美国潮流加入。但是,歼-20战机首开先河,对美国也有启示。


沐风谈兵论道


众所周知,歼20是我国自行研制开发的首款五代隐身战机,该机的最大特点就是其鸭翼布局。而对于歼-20为何采用鸭翼布局,鸭翼设计又对战机性能有哪些影响,网上一直以来都存在诸多争议。相对常规气动布局,鸭翼设计的最大优势是升力,相对传统空气动力布局的飞机,鸭翼布局设计至少为歼20提供了提升了120%至180%的升力,这极大的增强了歼-20隐身战机跨音速机动和超音速飞行性能,并使歼-20战机的升力系数指标达到了惊人的2.0。

而且,让时间回到上个世纪80年代,探索战机先进气动布局的美国基于F-15,F-16战机曾改装出过各款多翼面改型,其中就包括著名的鸭翼F-16AFTI先进战机技术验证平台。然而,由于当时飞控技术才刚刚能支持静不稳定布局战机,距离驾驭气动布局更复杂仍有一定距离。

所以当时的美国在测试鸭翼布局后,才表示这种设计最好出现在敌人的战机身上,并在F-22战机的气动布局选择上,仍选择了传统气动布局,因为显而易见,在那个时代,受制于飞控技术,鸭翼布局战机的操控性和飞行品质对各国的设计师和空军无疑是个灾难。

不过,伴随着新世纪飞行控制技术的进步,鸭翼布局相对于传统布局的操控性优势逐渐开始凸显,欧洲三雄:台风、阵风、鹰狮都开始采取成熟可靠的鸭翼布局,我国的歼-10战机也受益于新世纪飞控技术的进步,加入至这次鸭翼潮流,并最终影响了歼-20的设计。在评判歼-20鸭翼设计的时候,我们往往总是喜欢将其采用鸭翼布局的原因与当时中国航空发动机的落后联系到一起,并强调鸭翼设计会影响隐身性能。

确实,歼-20研发定型的那个年代,中国的航空发动机连世界二流标准都尚未达到,但是,即使有更好的发动机,相信我国设计师们,依然会义无反顾的采用鸭翼布局。原因很简单,歼-20不仅要追赶F-22,更要超过F-22,可以一举实现超机动能力和超音速巡航能力的鸭翼布局其实是歼-20的必然选择。

而且,关于鸭翼是否影响隐身的问题,根据美国对一系列鸭翼验证机的测试,与主翼处于两个水平面的鸭翼确实会在较大的影响相应战机的前向隐身能力。但是,在考虑鸭翼布局是否会影响歼-20隐身能力的同时,我们也应该思考,假如不使用鸭翼布局,难道歼-20的整体作战性能就会更强吗?相信这时广大网友的心中,也已有自己的答案。


雷姐的机械空间


独步全球的无尾鸭式布局!再加上可动边条翼!加全动垂尾!加DSI进气道!加双腹鳍!气动布局独步全球!升力系数达到空前的2.0远超F22A的1.5!超音速性能世界第一!亚音速和跨音速性能一流儿!其飞控品质远优于F22A和苏57!不单单是为了加鸭翼而加鸭翼!中国对歼20的气动布局的需求而采用了无尾鸭式布局!有人说鸭翼破坏隐身!美帝最著名的话但愿鸭翼长在敌国的飞机上!不是美帝不想用也不是鸭翼破坏隐身!恰恰相反美帝真想用!怎么滴也比F22A的两扇巨大的V型垂尾隐身多了!真正原因是鸭式布局控制率太复杂了!美帝搞不定!中国这方面真比美帝领先几十年!中国远远超越美帝!鸭式布局上!高卢鸡不错!但是也远不如中国![打脸][打脸][打脸]



Ownerryu


鸭式布局的隐身战机,目前中国可以说是独一份。其实鸭式布局也有其自身的好处,最大的好处就是额外的产生了两组空气涡流,牢牢的从主翼面上流过,为战机提供了更好的升力。但最早歼20增加了这对鸭翼,也可谓是无奈之举。

鸭式布局的好处有什么?好处就是为动力不足的战机提供额外的飞行升力,让无法依靠单纯动力输出的飞机,能够获得足够的能量与机动力,相对的身为隐身战机的歼20同样不例外。

最开始的时候,由于国产发动机的不给力,中国只能使用两台从俄罗斯进口的发动机,但歼20终归是要安装国产发动机的,为了弥补未来发动机动力不足的问题,在设计之初就将鸭式布局融入其中,也算是对数值的平衡做出一些弥补。

另外就是技术的成熟,虽然目前世界上有不少的国家都利用了鸭式布局,但在这方面中国的技术是最成熟的,所以把成熟的技术设计放在一架全新的战斗机上,可以有效的提高战机试飞研制的成功几率。

综上所述:之所以歼20要上鸭式布局,起初是无可奈何,但后来就变成了锦上添花。


九品侍卫


歼20是四代隐身战机,是我国战斗机领域上打的一个翻身仗,但是在很多设计上受到网络上的很多诟病,比如鸭翼、腹鳍的设计会不会影响到隐身能力?还有发动机用的还是三代机水准,也没有超音速巡航能力,超机动能力也被怀疑等等,今天我们就来说说鸭翼的问题!

首先从歼20设计的环境来说,我国刚完成歼10设计,三代机都不是很成熟便开始四代机的研发工作,摆在歼20面前的困难就很多了,最大的问题歼20的发动机根本就没有,这时候我国甚至连WS-10都还没有闹清楚,这款发动机在歼10上试飞过,问题多多直接被打回去,成飞的意见是:这款发动机不成熟就不要来找我,发动机一旦出问题那就是机毁人亡的大事,这一点没有任何商量的余地,歼10A量产型最初也采用的进口AL-31F,至于四代机歼20发动机WS-15,还在排队,研发都还没有开始!

没有专属四代机的发动机,连国产三代发动机都不堪用,歼20的设计最初也只能用进口的AL-31F代替,至于四代发动机什么是会后出来,能够达到什么水准,是否能够攻克矢量喷口技术?这些都是未知数,因此最初的 歼20只能以三代发动机AL-31F为基准设计,要想用三代发动机尽量达到4代机的水准,设计上就只能剑走偏锋,采用一些神教技术了!

歼20的设计上明显就被发动机掣肘了,发动机推力不足,又要满足高速要求,又要超机动性,还要大航程等等,因此歼20在设计上拉长了机身,在气动上采用独创“小展弦比高升力”布局,鸭翼是其中的关键环节。这样翼展比很小,特点就是高速性能极佳而机动性不足,且翼荷载很大。

为了提高升力,歼20的边条翼、鸭翼、进气道位置同时拉出涡流来减小机翼上部的压力;为了弥补这样布局的机动性不足,鸭翼就是其中的关键,鸭翼不但能提高一点升力,更重要的是再机动时能够提供额外的抬头力矩,让歼20转弯半径更小。如果取消鸭翼,那么歼20可能飞不起来,头都抬不起来,只能进行气动修改,增大机翼面积变成一种无尾三角翼布局的隐身四代机,而三角翼布局目前已经是一种淘汰技术了!

至于鸭翼是否影响到隐身问题,个人觉得影响很小,歼20的鸭翼无非就是将水平尾翼放在了战机前面变成了鸭翼,为什么没有人去担心F22水平尾翼是否影响隐身,然后歼20将水平尾翼换个位置到战机前面来变成鸭翼就影响隐身了?至于还有很多军迷呼吁的,如果WS-15发动机装备后是否会取消掉鸭翼?几乎可以肯定是不会取消的,一旦气动布局确认,就不会轻易更改,而且取消后歼20的机动性将大大折扣,利用大机动时的滚转这些都要靠鸭翼来操控,不是说取消就能取消的!


狼烟火燎


很多的人觉得我们的飞机和美俄的战机不一样的主要原因是人家是常规布局的,而我们是鸭式布局的,从而推导出一系列的中国发动机不行的结论。


其实呢,并不是完全是这样的,甚至说两者都没有直接关系。要想弄清这件事就得了解下飞机的控制原理了。

对于飞机的升降俯仰基本上都是靠升降舵来完成的,这个升降舵装在飞机的尾部叫做水平尾翼,如果装在飞机的前部就叫做鸭翼了。


升降舵的气动中心的位置到飞机升力中心的位置的距离叫做升降力矩(xWC),这个概念先记下来。


我们的飞机设计,主要是三角翼设计,从歼-7开始就是。

只不过,歼-7是常规三角翼布局,这个布局有水平尾翼的位置,然而我们为了追求更大的机翼载荷,扩大了三角翼的面积,于是就成了类似于幻影2000的布局。这个布局实际上也是一个主流的战斗机布局。

但问题来了——三角翼无尾翼布局升降舵被设计在主翼后缘。这样一来飞机的升降力矩就大幅度的缩短了。升降舵的效率就大幅度降低。


于是幻影2000这类的战斗机就需要做出改变来提高机动性了。

最典型的一个例子就是以色列的幼狮战斗机,它脱胎于幻影战机的设计。

在机身前部增加了鸭翼。这样升降力矩就由鸭翼到主翼的升力中心就大大的延长了。


很多三角翼布局的飞机现在都是采用鸭翼的设计。

实际上就是大翼载的前提下提高机动性的设计。

同时鸭翼还有一个好处——增升力。

我们来看一架鸭式布局战机在飞行的时候,由于鸭翼对气流的扰动造成了主翼上的空气气压降低,这样,主翼就可以获得更大的升力。


当然了,有一句话是特别的误导大家的“鸭翼最好要装在别的飞机上”。

这句话实际上是没有真正的出处的。

如果尽量往前放能取得更好的升力和控制效果的话,那么现在的战机都有更大的前部空间支持鸭翼前移,而非采用近耦的设计。看图是不是就明白“鸭翼最好要装在别的飞机上”是一句误导人的话了呢?



所以说,歼20前面为什么要加鸭翼——就是在获得足够大的机翼载荷后能够继续保持高机动性的设计。


军武数据库


鸭式布局的前翼作用是操纵飞机纵向俯仰运动,平衡机翼对重心产生的俯仰力矩。

正常布局的飞机依靠尾部的水平尾翼进行这些操作。由于传统气动布局中,水平尾翼平衡姿态的力是向下的,是负升力。改为鸭式布局是为了提高气动效率。改负升力为正升力。

现在出现了静不稳定布局的飞机,水平尾翼的平衡力不一定就是向下的。鸭式布局的优势就不那么突出了。

而且如果飞机是静不定的,鸭式布局飞机的前翼产生的平衡力也是向下的。

目前的战斗机都是放宽静稳定性的,就是接近临界静稳定,仍然属于静稳定的。只不过稳定裕度非常小,接近于零。

此时的水平尾翼基本也不产生向下的负升力,而是处于不断的变化调整状态。

因此,三四代战斗机采用鸭式布局,在稳定性和操作性上没有明显的优势。

鸭式布局和正常布局之间的主要差别是机翼平面形状。鸭式布局都采用三角翼,结构强度好,机翼面积大,展弦比小,有利于高速飞行。正常布局主要采用中等后掠角的小展弦比梯形机翼(F-16、F-18)或后掠翼(F-15、苏-27、米格-29),兼顾高速和亚音速/跨音速机动性。机身中部便于布置围绕重心的整体油箱,后机身也便于对发动机进行维护。

鸭式布局首先是有利于高速飞行,其次是鸭翼改善起降性能,提高亚音速机动性能。如果没有前翼,飞机俯仰要依靠三角翼后缘的差动副翼向上偏转。这样会降低机翼升力,延长起降滑跑距离。为了增加升力,滑跑时机身仰角很大。驾驶员视界变坏。大后掠角三角翼的超音速升阻比高,适合高空高速截击机。对发动机推力可以适当降低。缺点是亚音速/跨音速阻力大。早期的三角翼战斗机主要是截击机。比如法国幻影,美国F-102/F-106,瑞典SAAB 35。苏联苏-9/11,米格-21。

米格-21因为机内燃油少,载弹量小,飞机重量轻,才具有一定的机动性。

法国达索公司的幻影,发动机和米格21一个级别,高空最大速度达到M2。

美国康维尔(后并入通用动力)的F-102跨音速阻力大,J57发动机推力不够。采用面积律设计才顺利超过音速。

瑞典SAAB公司长期采用三角翼布局,战斗机都是M2一级的。

欧洲联合研制战斗机,始终强调对地打击能力。为了多载弹药,还要降低翼载,除了选择变后掠翼,就是鸭式三角翼布局。

中国成都采用鸭式布局,一个原因是引进的鸭式三角翼,二是设计习惯(经验)。重新研究常规布局需要更多的资金投入,耗费更多的时间。

飞机设计应该是有专门的研究机构研究各种气动形状应用研究,大学主要在理论上进行研究,公司工厂只进行方案组合的评估、选择。但是中国的研究所划分的很细。飞机厂也很细,一个工厂基本只生产一种飞机。成都生产歼七,沈阳生产歼六,哈尔滨生产轰五,西安生产轰六,南昌生产强五,几十年一贯制。沈阳所研究歼八,成都所研究歼九。让他们改变一下确实有点勉为其难。


一叶枫流O灵似舞妖


自从人类发明飞机以来,其主要问题就是解决飞机的升力问题,解决飞机的气动性能。飞机的升力就是靠机翼上下的空气流速差而产生,这空气流速差值越大,产生的升力越大。产生这差值在于机翼的翼型、机翼的仰角、空气与机翼的相对流速,相对流速与发动机推力有关,发动机的推力作用的大小又与飞机的气动外形设计有直接关系,因空气的阻力是速度的平方,速度越大,阻力是平方的增长。飞机气动外形设计决定发动机推力的利用率高与低。故此,要做好一架飞机,首先必须做好飞机的气动设计,优异的结构设计,采用高强度的轻质材料减轻重量,提高升力的利用。那些所谓“只要发动机好,板砖都能飞”、“发动机不好,靠气动补”都是一些无知与智障言论,认为美国航发好的,见过美国的飞机不用机翼了吗?美国的飞机就不用遵守气动法则?f22战机物理尺寸比歼20小,f119发动机推力是世界前列,其速度、机动性、敏捷性、航程不如歼20,原因就是气动设计不如歼20,比如蝶形机翼在超音速下不如三角翼,梯形垂尾就不如后掠式全动垂尾。

莱特兄弟发明的世界第一架飞机,就是鸭式布局的飞机,除了机翼产生升力外,飞机的鸭翼也产生升力。鸭式布局也称之抬式飞机,其意是前后机翼产生升力抬起飞机,不像常规式飞机水平尾翼在飞行中产生负升力。飞机分两大类常规式布局与鸭式布局飞机,鸭式布局飞机在发明后没有广泛利用,主要是操作控制复杂,鸭翼有两种功能,配平与俯仰。不像常规式飞机的尾翼,有自动配平功能。随着飞行速度越来越快,人力操作根本无法控制鸭翼。

随着科技进步,战机从螺旋桨的亚音速时代进入超音速时代,亚音速飞机的升力特性满足不了超音速飞行特性,比如,亚音速的机翼要求大展弦比后掠角度小,而超音速则要求机翼大后掠,小展弦比。为满足亚音速与超音速的飞行要求,利用涡流增升进入气动设计的视野,比如利用边条翼产生的脱体涡、进气口尖角产生的涡流、特别是利用鸭翼产生的强大的涡流流过机翼上产生的增生升力,而且还有跨音速阻力小、配平阻力小,机动性、敏捷性远优于常规式战机,这就是鸭式布局在气动上优异之处。80年代美国的鸭式布局的x31试验机,就大比分战胜经改装过的f18战机。鸭式布局飞机也带来了操控异常复杂,其风险远大于常规式飞机,在电传飞控不成熟时代,鸭式飞机基本是无法操控的,如今鸭式电传飞控也远远复杂于常规式电传飞控。

歼20采用鸭翼,正是利用了鸭式布局在气动设计中优异的升力特征。





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