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A****C
发帖数: 1 | 1 前成飞设计所所長王南寿曾说: “我国的气动研究与美国的差距非常大，因为美国
人本土不打仗又有钱,所以他在这方面的积累比我们强得多。我国自己研制的三代机歼-
10是鸭式布局,所以这方面的模型吹风必然是最多的，对这种布局的各种情况会掌握的
比较全面,所以四代机(歼20)继续选择这一方案也就顺理成章了，具体的方案就是歼-10
的宋文璁总师在论文中提到的大边条丶小展弦比中等后掠角机翼、全动垂尾布局”。就
是说，歼-20布局是建立在歼-10鸭式布局的模型吹风基础上的一种“顺理成章”的伸延
，所以它不太可能釆用常规布局，还是釆用鸭式布局。
如果以俯仰控制面安装位置对飞机分类，则可分为鸭翼丶水平尾翼丶无尾翼丶以及
同时安装鸭翼和水平尾翼的三翼面布局。
而战机姿态控制包含俯仰、滚转与偏航方向，其中俯仰方向安定性和操控性(大仰
角机动)是对飞行最重要的飞控参数。
本文从气动力学的观点出发，对歼-20鸭翼布局的俯仰特点做一初步分析。
1. 战机的机翼在高速飞行的同时除了产生升力丶阻力之外，还产生了向前翻滚的
低头力矩。战机的速度越高，向前翻滚的低头力矩就越大。
“如果飞机自身不能提供足够的俯仰配平力矩，那么要么进入上仰发散状态而失控
，要么被机翼升力产生的低头力矩压回去，无法拉到需要的迎角。特别是在超音速条件
下，飞机焦点大幅度后移，机翼升力产生的低头力矩相当大，进行超音速机动需要更强
的配平能力。以超音速性能著称的米格-25，就是由于配平原因而无法进行较大过载的
超音速机动——该机超音速平飞时，平尾偏转就已接近极限，能用于超音速机动的余量
相当小，所以虽然机体可以承受更大的载荷，但 M2 时的最大盘旋过载仅有 3G。
要解决配平问题，一是大幅放宽静稳定度，将飞机焦点前移。这样超音速飞行时飞
机焦点虽然仍会后移，但距离重心近，产生的低头力矩相对较小。不过，这样一来飞机
在亚音速大迎角机动时同样会面临配平问题——这次是配平机翼产生的抬头力矩。被媒
体过分渲染的近耦鸭式布局，由于鸭翼距离重心较近，配平能力不足，F-16 的总师哈
瑞·希尔莱克就曾说过：“鸭翼最好的位置是在别人的飞机上。”广为人知的 LAVI 战
斗机就始终未能解决大迎角配平问题。因此，在当年 ATF 方案论证时虽然出现过不少
鸭式布局方案（老航迷们应该还记得 80 年代采用鸭式布局的“YF-22”的想象图），
但 F-22 最终还是选择了具有较强配平能力的正常式布局，纵向静稳定度也大幅放宽”
。(方方)
就是说现代战机大多采用静不稳定布局无非是减少低头力矩的压力。但是不管是平
尾或鸭翼布局的飞机，放宽静不稳定不是无限的。所以，在放宽静不稳定的同时，衡量
战机大仰角机动的能力，主要还要看其配平力臂。配平力臂越長，配平效率越高(杠杆
原理)。
配平力臂一般是指配平翼面的中心到重心的距离。而寻找飞机的重心很简单：主起
落架的位置往前一点(擦地角)。
现在通过重心的位置就可以拿歼-20与F-22的配平力臂作一比效了。(TSQ截图)
由于飞机的配平力臂越長，配平效率越高，故普遍来说鸭翼距离重心较近，配平能
力不足。上图歼-20与F-22的比效，配平力臂却短了42%，配平效率差的很远。这可能是
F-16总师 “鸭翼的最佳位置是在别人的飞机上” 的原由之一吧？！
但是，“鸭翼配平能力不足”不是绝对的。欧洲台风为了解决鸭式布局配平力臂短
小的缺点，以牺牲台风的下视空间，把鸭翼延伸到飞行员的脚下，加長了鸭翼的配平力
臂。
欧洲台风把鸭翼延伸到飞行员脚下的先决条件：布局必须是下单翼才可以让鸭翼与
主翼上下之间拥有充够的间隔。
而作为内置弹舱的四代机，鸭式歼-20布局一定是上单翼。如果象欧洲台风那样把
鸭翼拖延到飞行员脚下的话，鸭翼就在主翼的下方了。所以，歼-20的鸭翼无路可走，
只能够伸延到驾驶舱的后背为止。故歼-20配平力臂的硬伤就是这样产生的。
2. 除了配平力臂短小的这一个缺点以处，鸭式歼-20另一个俯仰配平的缺点是由它
的襟翼产生的。
(由于飞机襟翼往下偏转而增大升力的同时，也产生了低头力矩。襟翼的力臂越長
，产生的低头力矩越大)
(如果战机大仰角飞行需要增大升力，襟翼就要往下偏转)
从上图阵风战机的姿态来看，鸭翼比襟翼的下偏角大了许多，已经没有多少裕量可
用。因为襟翼往下偏转而增大升力的同时，也产生了低头力矩。就是说鸭翼的配平效率
被下偏的襟翼消耗了一大部分。故襟翼的力臂越長，产生的低头力矩越大，对鸭翼的效
率危害也就越大。也可以说：襟翼往下偏转而增大机翼升力的好处需要拿“加大低头力
矩”这缺点来换取。
可见歼-20的 5.5米襟翼力臂比F-22的4.0米長太多了，对大仰角性能不利。
由于四代机比效三代机多了一个弾舱内置的条件。而内置弾舱无非是放在发动机之
前或放在两发动机之间。
现在歼-20两发动机紧靠，内置弾舱与发动机只能前后串列在一起。重心再往下拉
就不利于丢弾后平衡了。(从上图可以看见歼-20重心线在弾舱的大概位置)
所以，与众多的鸭式三代机做比效，由于弾舱内置的条件，歼-20被迫缩短它的配
平力臂的同时，也拉長了它的襟翼力臂，使其俯仰配平效率和大仰角机动的能力没有多
少明显的优势。与F-22做比效的话，就差的更远了。
3. 以抬式布局的说法，鸭翼布局是前翼升力加后翼升力,而常规布局的水平尾翼是
负升力。
但是，从上图可见，抬式布局的说法，鸭翼布局∶前翼升力加后翼升力是在静稳定
状态出现的。而在静不稳定时，常规布局的水平尾翼却成了正升力，反过来了。
上图 F-35在静不稳定飞巡时，平尾翼上偏产生了正升力。
静不稳定的常规布局的飞机巡航，其平尾翼上偏产生正升力对升阻比有很大帮助。
它可以减小油耗，加大航程。而静不稳定的鸭翼布局飞机在这方面就处于弱势。
而且与鸭翼布局作比效，尾翼的仰角随着大仰角机动而续渐减小，处于卸载状态。
(下图)
可见，美俄的四代机最终没有釆用鸭翼布局不是没有道理的。故面对这三个硬伤，
四代机搞鸭翼布局就很悬。
成语“一语成谶”是指有人当初的一句话,竟然变成预言且应验了。当初 F-16总师
“鸭翼的最佳位置是在别人的飞机上”的一句话，今天歼-20不幸被言中。 |
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