【簡(jiǎn)介:】長(zhǎng)期以來,殲20的鴨翼一直被吐槽,仿佛這已經(jīng)成為了殲20的原罪,很多人因?yàn)轼喴矶嬲J(rèn)為殲20比不上美國(guó)的F22。然而一個(gè)事實(shí)卻狠狠打了噴子們的臉,美國(guó)最新公布的六代機(jī)CG圖,同樣
長(zhǎng)期以來,殲20的鴨翼一直被吐槽,仿佛這已經(jīng)成為了殲20的原罪,很多人因?yàn)轼喴矶嬲J(rèn)為殲20比不上美國(guó)的F22。然而一個(gè)事實(shí)卻狠狠打了噴子們的臉,美國(guó)最新公布的六代機(jī)CG圖,同樣帶有鴨翼,這又怎么解釋呢?實(shí)際上鴨翼的存在并沒有我們想象的那么low,它的復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)的氣動(dòng)布局,所帶來的優(yōu)勢(shì)也是無鴨翼戰(zhàn)斗機(jī)無可比擬的,沒有深厚科研能力的國(guó)家完全不可能搞定鴨翼布局。
▲美國(guó)六代機(jī)鴨翼設(shè)計(jì),圖源自水印
成飛從70年代就開始研制鴨翼布局的殲9,雖然這個(gè)項(xiàng)目最后流產(chǎn)了,但是通過這一項(xiàng)目,成飛制造了多型殲9原型機(jī),以此積累了大量的相關(guān)經(jīng)驗(yàn),并在隨后成功的研制了殲10系列戰(zhàn)斗機(jī)。殲20項(xiàng)目啟動(dòng)以后,成飛依靠自身數(shù)十年的技術(shù)積累,外加國(guó)內(nèi)強(qiáng)大的風(fēng)洞試驗(yàn)室、超級(jí)計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)施打造出具備中國(guó)特色的重型五代戰(zhàn)斗機(jī),最終贏得了軍方的肯定。殲20曾經(jīng)以“升力體邊條翼鴨式布局飛機(jī)”獲得了第21屆全國(guó)專利獎(jiǎng)金獎(jiǎng),可見其氣動(dòng)設(shè)計(jì)得到了業(yè)內(nèi)專家的一致好評(píng),鴨翼布局到底好不好,外行看熱鬧,內(nèi)行看門道,能夠收獲如此多的專業(yè)人士贊譽(yù),自然不可能差。
▲殲9
鴨翼實(shí)際上可以看做是主翼的副翼,它不僅能夠帶來超高的升阻比,減少飛機(jī)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)推力的性能要求,還可以提高飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性。升阻比是衡量飛機(jī)氣動(dòng)效率的最重要參數(shù),升阻比越高說明飛機(jī)效率越好。殲20因?yàn)轼喴淼募映郑璞雀哌_(dá)10以上,而F22的升阻比平均值只有8,所以采用推力更大的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際上也算是無奈之舉。
大力出奇跡,F(xiàn)119的發(fā)動(dòng)機(jī)推力雖然略高于渦扇10B,但是油耗同樣也高,在油量相差不多的情況下,直接導(dǎo)致F22續(xù)航能力和作戰(zhàn)半徑的減少。在不攜帶副油箱的情況下,殲20內(nèi)置燃油最大航程約4000公里,F(xiàn)22則只有3200公里,由此可見發(fā)動(dòng)機(jī)推力并不是越大越好。實(shí)際上目前殲20所使用的渦扇10B發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力已經(jīng)達(dá)到了14.5噸(F119約16噸),超過了俄羅斯的AL31F,足以滿足殲20現(xiàn)階段的需求,也能夠獲得一定的超音速巡航能力,并沒有太過迫切的換發(fā)需求。
▲殲20換裝新型渦扇10B發(fā)動(dòng)機(jī)
除了提高升阻比之外,鴨翼對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)動(dòng)性也有很大幫助,有了鴨翼,飛機(jī)可以更好的進(jìn)行機(jī)頭方向調(diào)整,這不僅能夠快速改變飛機(jī)飛行方向,也能在作戰(zhàn)中方便實(shí)現(xiàn)機(jī)頭指向,配合頭盔顯示器使用,可以牢牢咬住對(duì)手不放,方便展開各種攻擊。更重要的是,殲20上的鴨翼和垂尾都是全自動(dòng)電傳控制,能夠根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)情況隨時(shí)調(diào)整鴨翼角度和飛行姿態(tài),相比無鴨翼飛機(jī)的平尾有著難以比擬的優(yōu)勢(shì)。
▲殲20鴨翼的多角度偏轉(zhuǎn)
國(guó)產(chǎn)渦扇15目前已經(jīng)完成了大部分的研發(fā)工作,很快就將進(jìn)行上機(jī)試驗(yàn),五年內(nèi)必然會(huì)成為殲20的標(biāo)配動(dòng)力。渦扇15據(jù)傳最大推力可以達(dá)到18噸,兩臺(tái)加起來就是36噸推力,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過F22的32噸推力,那么有了這么強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī),是不是就可以取消鴨翼了呢?撇開鴨翼所帶來的各種buff加成不提,飛機(jī)本身的氣動(dòng)布局是經(jīng)過了大量風(fēng)洞試驗(yàn)所得來的最佳設(shè)計(jì),任何一點(diǎn)小小的變動(dòng)都會(huì)帶來蝴蝶效應(yīng)。如果去除鴨翼,那么殲20必須加裝平尾來進(jìn)行俯仰調(diào)節(jié),而這樣的一減一增無異于重新設(shè)計(jì)一架飛機(jī),不僅完全沒有必要,甚至還可能導(dǎo)致殲20總體性能的降低,所以去除鴨翼實(shí)在是無稽之談。
說了這么多,鴨翼真有這么好,不是很多人說鴨翼影響隱身?這就得說說鴨翼的弊端了,鴨翼由于突出機(jī)身,確實(shí)會(huì)增加少量的雷達(dá)反射截面積(不超過5%),但是這種增加僅限于機(jī)頭方向的雷達(dá)波,而大部分防空雷達(dá)都是從下而上傳播的,實(shí)際作戰(zhàn)的大部分情況下,鴨翼戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)于隱身的影響微乎其微。雖然機(jī)頭部分隱身有一點(diǎn)點(diǎn)影響,但是殲20因?yàn)闆]有平尾,尾部雷達(dá)信號(hào)卻降低了,基本上算是兩相抵消,所謂鴨翼影響隱身也只是為黑而黑而已。
▲成飛經(jīng)過大量研究,采用隱身設(shè)計(jì)的鴨翼并不會(huì)明顯增加雷達(dá)反射信號(hào)
那么鴨翼如何實(shí)現(xiàn)隱身和機(jī)動(dòng)性的結(jié)合呢?這就是傳說中的變形鴨翼技術(shù),就在前段時(shí)間,多位南京航空航天大學(xué)的專家聯(lián)合申請(qǐng)了一項(xiàng)變形垂尾/鴨翼專利,這款鴨翼采用了可變形收攏設(shè)計(jì),在需要時(shí)可以變身鴨翼布局,不需要時(shí)則可以將鴨翼收起,成為邊條三角翼布局,殲20如果能夠運(yùn)用這樣的變形鴨翼技術(shù),性能將會(huì)進(jìn)一步提高,也許我們?cè)趪?guó)產(chǎn)六代機(jī)上能夠看到這樣的技術(shù)走入現(xiàn)實(shí)。
有人說鴨翼影響殲-20的隱身性能,于是設(shè)想,殲-20裝配渦扇-15發(fā)動(dòng)機(jī)后,推力有所增加,為了提升殲-20的作戰(zhàn)性能,這時(shí)能否把鴨翼取消掉呢?要回答這個(gè)問題首先我們要弄清楚有關(guān)飛機(jī)基本布局形式的幾個(gè)概念:
1、常規(guī)式布局:將飛機(jī)的水平尾翼和垂直尾翼放在機(jī)翼后面的飛機(jī)尾部,如F-22戰(zhàn)機(jī)!這種布局的飛機(jī)重心一般設(shè)計(jì)在氣動(dòng)中心的前面,水平尾翼提供負(fù)升力,起配平的用。這樣的布局能使飛機(jī)的受力是靜穩(wěn)定的,因此應(yīng)用廣泛,尤其是在民航飛機(jī)上,用的基本都是這種布局。其缺點(diǎn)就是尾翼產(chǎn)生的是負(fù)升力,會(huì)使機(jī)翼翼載增大,從而浪費(fèi)掉了飛機(jī)的一部分飛行性能。
2、鴨式布局:如果將正常布局的水平尾翼移到機(jī)翼前方機(jī)頭的兩側(cè),做成小展弦比的兩個(gè)小翼,這樣面積較小的鴨翼也能達(dá)到與之前的水平尾翼同樣的操控飛機(jī)的目的,這就是殲-20用的這種鴨式布局。
這種布局鴨翼與機(jī)翼都產(chǎn)生正升力,重心分布在二者之間。鴨翼一般比機(jī)翼的安裝位置高,在大迎角飛行時(shí),鴨翼產(chǎn)生脫體渦,渦流經(jīng)過經(jīng)過機(jī)翼上方,與機(jī)翼的氣流流動(dòng)產(chǎn)生有利干擾,從而可以推遲機(jī)翼氣流分離,增加飛機(jī)在大迎角時(shí)的升力。對(duì)提高飛機(jī)在大迎角時(shí)的機(jī)動(dòng)性能有明顯的好處。但這種布局在隱身性能上不如正常式布局優(yōu)秀。
3、無尾式布局:把鴨翼與水平尾翼都去掉,只保留機(jī)翼與垂直尾翼 ,如印度的LCA“光輝”戰(zhàn)機(jī)
這種布局,重心一般在壓力中心之前,但是與壓力中心距離很近,副翼兼顧了平尾的作用。省略了平尾,可以減小飛機(jī)的重量與阻力,使之容易跨過音速阻力突增區(qū),高空高速性能好,但是在低速時(shí),飛機(jī)性能極差。
除此以外,還有三翼面布局,飛翼式布局等等。從以上的各種布局的分析中也可以看出,每種布局都有它的優(yōu)點(diǎn),也都有它的缺點(diǎn)。因此沒有完美無缺的布局形式,只有更符合需求,更合理的權(quán)衡設(shè)計(jì)。鴨式布局并不就比正常式與無尾式差,沒有必要總是抱著去掉它的想法。殲-20的鴨翼雖然在一定程度上會(huì)犧牲一些隱身性能,但它對(duì)于飛機(jī)整體性能的提升并不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的提升發(fā)動(dòng)機(jī)的推力所能代替的。
一架飛機(jī)在設(shè)計(jì)之初,設(shè)計(jì)師們會(huì)根據(jù)使用環(huán)境,性能指標(biāo),以及現(xiàn)有的材料與工業(yè)設(shè)計(jì)制造的能力做方案論證。而在此階段,設(shè)計(jì)師們就要選定飛機(jī)的基本布局,并且論證其是否真的可行,然后根據(jù)選定的基本布局再接著往下進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)。也就是說,一架飛機(jī)所有的設(shè)計(jì)都是在最初選定好的布局形式的基礎(chǔ)上完成的。
因此去掉鴨翼就如同為一座蓋好的高樓改動(dòng)一下地基,這不僅僅是從飛機(jī)上去掉兩個(gè)小部件的小事情,這會(huì)直接改變了飛機(jī)的基本布局形式,飛機(jī)的操控,重心甚至結(jié)構(gòu)都要從新設(shè)計(jì),這無異于從新設(shè)計(jì)一架新的飛機(jī)。因此就算換了發(fā)動(dòng)機(jī),鴨翼也是不可能取消的。
殲-20戰(zhàn)斗機(jī)未來?yè)Q裝渦扇15發(fā)動(dòng)機(jī),這是為了殲-20戰(zhàn)斗機(jī)獲得更強(qiáng)的作戰(zhàn)能力,包括武器掛載能力,航程和機(jī)動(dòng)能力等,其中最為明顯的就是機(jī)動(dòng)能力。鴨翼并不是累贅,殲-20是戰(zhàn)斗機(jī),它所需要的不僅僅是良好的隱身性能,其他方面同樣也需要優(yōu)秀,飛機(jī)的設(shè)計(jì)本來就是各種權(quán)衡下的產(chǎn)物。任何單純的追求某種性能到極致的想法都是不合理的。