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为什么美国战斗机不采用鸭翼布局?

有一种并不是很靠谱的猜测,也能从某种程度上说明美军为何不愿意采取鸭式布局:由于俄罗斯、瑞典、法国、以色列和中国的一些战斗机都采用了鸭式布局,美军不愿意起用类似布局的飞机,以给外界“美军抄袭模仿其他国家”的把柄。换句话说,美国人是为了面子,而不愿意采取这种付出和收益成正比的优秀气动布局,特别是在航发有着极大优势的情况下,是否采取鸭式布局对于美军的战斗力影响并不大,而政治正确在此时就能够起到决定性的影响。

首先需要了解什么是鸭翼布局,简单来说便是采用了鸭翼,或者说是鸭式布局的飞机。鸭式布局通常指将水平尾翼放置在主翼之前机头两侧的飞机布局,而放在主翼之前的这对水平尾翼就被称作是鸭翼。这对翼面所能够起到的作用,是确保飞机不易失速,可控飞行迎角比较大,简化飞机驾驶流程,保证飞行安全。同时,由于鸭翼会产生特定的涡流,因此采用鸭式布局的飞机升阻比较大,飞机爬升时鸭翼还可以提供抬头力矩平衡低头力矩。

但是鸭翼的缺点也非常明显:上文曾提到鸭翼会产生特殊的涡流,正是这个涡流影响了鸭式布局的稳定性。鸭式布局的飞机,鸭翼、机翼和尾翼之间会存在极为复杂的干扰气流,因此必须要经过大量的实验和计算,才能够得出一个相对来说较为出色的机身设计。即便得出了能够确保机翼之间的完美数据,鸭式飞机也存在着飞控系统复杂、着陆性能较差等问题。换句话说,鸭式布局是一种好坏分明的飞机设计。

而美国作为世界上航空科学技术最为发达的国家,对于鸭式布局的研究要比全世界大部分国家都要深。早在1984年,美国麦道公司就曾以F-15战机为模板改进出了一款带鸭翼的战机NF-15B“敏捷鹰”。美国人通过这款战机成功验证了鸭式布局的优点所在,NF-15B有着惊人的32吨起飞重量,4500公里的超大航程,以及更短的滑跑距离。可以说,这种鸭式布局,一度让美军感到心动。

因此,美国人并非看不上鸭翼,相反还曾在鸭翼布局上尝到过甜头。当然,美国人至今没有列装一款鸭翼布局的飞机,这在某些层面影响了人们对于美国人看待鸭式布局的看法,误认为美军看不上鸭式布局也是很正常的。但是接下来的一个问题其实更为关键:为何美军没有列装鸭式布局的飞机。

原因也很简单,那就是美国人在航空发动机领域领先全世界。由于有着极为强劲澎湃的航空发动机,美军战机的起飞重量能够得到最低限度的保证,无需依靠鸭式布局来弥补飞机性能的不足。而这和中国的歼-20刚好形成了对比。有说法认为,歼-20的种种优秀的气动设计,实际上都是为了弥补发动机推力的不足。中国航空发动机的落后令中国战机的研发也受到了相当程度的局限。

美国现役战斗机感觉全部是常规布局,F15、F16、F18,以及四代机F22、F35无一例外,美国似乎非常偏爱看惯了的常规战斗机外形,为什么就看不上机动性更好的鸭式布局呢?

战斗机领域,鸭翼和三角翼气动布局已经统治半边天。世界各大航空大国已经脱离了原始气动布局的束缚,拥有着更高机动性、高载荷的鸭翼布局被广泛应用,欧洲的台风、阵风,鹰狮,俄罗斯的苏30SM、苏33,中国的歼10、歼20都采用了鸭翼布局,但唯独美国这个航空大国却偏爱常规,也义无反顾的在三代机和四代机方面坚持了常规布局!

美国为什么就放弃了机动性更强的鸭翼布局呢?其实这是一种误解,美国对各种时髦的布局并不是没有,而且还是最早开发那一批,毋庸置疑他在这些领域的先进性和前瞻性上世纪80年代,就已经在F15上试验了鸭翼布局,诞生了,诞生了F15 ACTIVE(也被称为NF-15B),只不过这只是美国技术验证机而已。

该项目在1984年由如日中天的麦道公司承接,NF-15B的气动外形有些类似于苏联的苏33,主要是用来验证短距起落及改进机动性能的先进技术验证机,拥有了3对翅膀的NF-15B的机动性能将提高6~7%;在增加4536千克载荷的情况下,起飞滑跑距离可缩短27%,滚转速率增加24%,俯仰速率增加100%,巡航航程增加13%达到4500公里的超大航程秒杀一般的战术轰炸机,而滑跑距离的减少甚至让海军陆战队这种挑剔的军中动心,当然后来也仅仅作为验证机进行技术储备。

当然,除了鸭翼布局之外还有三角翼也被美国人研究的透明,关于三角翼无平尾布局,美国在F16平台上进行了验证。1982年首飞的F16XL是美国三角翼无水平尾翼的经典,

主翼面积增加了1.3倍长度也增加了1.4米,航程甚至高达4590公里超过了NF-15B,还有多达17个变态武器挂架,这样的F16XL有了和F15E竞争空军战斗轰炸机的资本,但很不幸最后败下阵来,可以说F16XL完全是一款脱胎换骨的战机!

所以说,美国人的三代机、四代机虽然都是常规布局,但并非固步自封,相反即使在他没有采用的鸭翼、三角翼布局方面,他的起步更是比任何国家都早,恐怕也比任何国家都在这些领域拥有着更先进的技术,甚至是想俄罗斯苏47一样的前掠翼布局,美国一样有着类似的研究!美国在先进战机启动领域研发领域从不缺少缺少创意,为了隐身而放弃一切的F117,三角翼布局的B2,特别是与F22竞选失败的YF-23等等。

其实美国人之所以采用常规布局,倒不是看不到鸭翼的好处,鸭翼确实带来了更优良的机动能力,特别是亚音速机动性,但是同样的鸭翼也带来了更大的风险,比如战斗机起飞时失控的风险。更何况美国的航空发动机方面有着无与伦比的巨大优势,他们的发动机自身动力足够充沛,并不需要用鸭翼来补偿机动性不足罢了!

首先纠正一下应该叫做鸭式布局。从W君的认知来说“严格意义上讲鸭式布局是一种邪教”。

美国对鸭式布局的研究在很早之前就做过了,而且就机型来说,美国的鸭式布局飞行器数量依旧是在所有国家中最多的。但经过验证美国的各个航空设计企业认为没有什么必要用鸭式布局。

先说鸭式布局的好处:鸭式布局通过在主翼前面的鸭翼对气流形成扰动作用可以造成主翼上方形成一个低压区,这样就可以大大的提高主翼的效率。这也是鸭式布局增升力的来由了。

我们来看看对鸭式布局的有限元分析:

通过改变鸭翼的迎角鸭翼后放出现了一个低压区域,这个抵押区域逐渐扩展可以达到主翼上方。

当迎角继续增大的时候,低压区形成,并且造成一定量的涡流,这些涡流会进一步扩大低压区的范围。

作用到主翼上的情况就是下图的样子:

在这种状态下,主翼效率就有所提升。


但问题是,如果要做出机动的情况下,那么就需要偏转鸭翼,这样鸭翼造成的低压涡流就很难稳定,就会造成主翼的效率不断的变化升力忽高忽低。这样对操纵就形成了过大负担。

日本在二战末期为了对付美国的轰炸机,开发了“震电”战斗机。

采用了鸭式布局,该机机东西很强,强到——经常超过飞行员的控制能力。超过了飞行员的控制能力就叫做难以控制,于是一个大型穿天猴就诞生了。


后期由于飞控计算机的介入,导致鸭式布局飞行器在飞控计算机的控制下不断的纠正静不稳定布局所带来的扰动。这样鸭式布局的飞机就可以勉强的飞稳了。

通常使用鸭式布局的战斗机例如Saab的一大家子、欧洲二风、歼-10、歼-20等等大多局限于自身发动机性能的问题。要提高敏捷性那么利用鸭式布局是一个不得不选择的办法。


然而为什么说鸭式布局是一个邪教呢?如果专注于常规布局的设计,并不是不能达到鸭式布局增加升力的效果,并且——没有鸭式布局那种翼面迎角改变所带来的负面效果。这里说的就是大边条设计。 美式战斗机、俄式战斗机得益于其常年的飞行器设计经验积累,那么对大边条设计的技术已经炉火纯青了。根本就用不到使用鸭翼这种黑科技了。

F-16是一个典型的大边条设计战斗机。机翼前端的机身边条实际上起到了和鸭翼相同的作用。


很多人认为F-22是没有大边条设计的,其实F-22的边条和机身紧密融合。在进气道下端有一个区域是下潜一个角度的,这样就完成了鸭翼的功能。

再对比一下之前的鸭翼气动分析图看看:


这样看F-22的设计是不是“重剑无锋,大巧不工”呢?


现在明白为啥W君说鸭翼是一个邪教了吧,如果我们继续研究鸭翼布局,那么在未来十几年内可能可以造出一大批机动性能相当优秀的战斗机,但代价是放弃了对传统布局设计的经验积累。到时候就会发现我们倾尽脑汁设计的一架战斗机就机动性来说恐怕会比不上人家看似平平无奇的设计。

鸭翼布局的飞机,美国人并不是没有,只不过都是些受关注比较少的技术验证机。

战斗机领域,鸭翼和三角翼气动布局已经统治半边天。如今世界各个航空大国的产品几乎都脱离了原始战机气动布局的束缚。高机动性、高载荷的鸭翼和三角翼布局被广泛应用到新战机领域。欧洲的台风、阵风、鹰狮以及中国的歼10、歼20印度的LCA光辉,都是在三角翼和鸭翼布局上研发而来。而同时的俄罗斯也没有在新领域落后,它的米格1.44、金雕苏47,以及新式的苏30都使用了三角翼、鸭翼布局。人们印象中似乎只有美国义无反顾的坚持常规布局。

美国现役的F16、F15、F22以及未来装备的F35无一例外都是常规布局的战斗机。从早期的常规战机到后来的隐身战斗机,美国空军似乎非常偏爱以前看惯了的战斗机外形。其实,这是外界对美国人的误解。美国为什么不采用这些时髦的设计暂且不说,他在这些领域的先进性毋庸置疑。美国关于鸭翼布局的探索可以追溯到上世纪的八十年代,在巨大成功的F15上改装出鸭翼布局,诞生了F15 ACTIVE(也被称为NF-15B)。

该项目在1984年被当时还如日中天的麦道公司承接,NF-15B的气动外形和如今的苏33极为类似,拥有三对翅膀之后起飞重量得到大幅度的提高,达到惊人的32吨(C-130的运载能力也就20多吨),升力提高带来燃油携带量的增加,航程和滑跑距离都有大幅度的改善,4500公里的超大航程秒杀一般的战术轰炸机,而滑跑距离的减少甚至让海军陆战队这种挑剔的军中动心。

当然,除了鸭翼布局之外还有三角翼也被美国人研究的透明,关于三角翼无平尾布局,美国人在F16平台上充分的验证了它的性能。1982年首飞的F16XL是美国三角翼无水平尾翼的经典,主翼面积增加了1.3倍长度也增加了1.4米,多出来的起飞重量让它的起飞重量达到22吨,17个武器挂架让比它重的F15汗颜,它的航程甚至达到了4590公里超过了上文提到的NF-15B,加上变态的挂载能力让它有了和双发F15竞争的机会。美国人还在F16XL上做到了法国幻影2000的优良操作性和超机动能力。可以说这真是一款脱胎换骨的战机。

所以说,美国人并不是我们想象的那样固步自封,相反它在大多数先进领域比世界上任何国家起步的都早、做得都好,尤其是在战斗机研发领域美国人不缺少创意。

其实美国人之所以采用的都是常规布局,倒也并不是因为看不到鸭翼的好处,只不过是他们认为自身动力足够充沛,并不完全需要鸭翼来补偿机动性罢了。

不知道小兵兵的回答是否叫你满意!

美军的武器设计思路和我们不同,更加偏向于平衡设计和保守设计,毕竟可以依靠数量上的优势取胜,更加简单、廉价且易掌控的常规布局设计更符合美国要求,而且只要有大推力的发动机,美国就有自信保持飞机的飞行性能。

我国则是和欧洲类似,都是在先进战斗机规模比较有限的条件下,想办法挖掘出一架战斗机的最大性能。鸭翼的好处有哪些?首先,鸭翼对于飞机保持平衡更加有利。飞机是有重心的,飞机的重心越是平衡稳定,飞机飞行的过程中用于恢复平衡的操作和燃油、推力等消耗就越少,飞机也就能有更充足的能量应用于空战中。

比如说,场布局飞机中,尾翼处于飞机的后方,而飞机的重心多在飞机的中间靠后位置,因此尾翼对于保持平衡的力矩比较小,需要增加翼面积和重量,同时还需要不断的进行操作,消耗飞机的部分升力和发动机推力来保持飞机机动中对于平衡的需求。而鸭翼位于机首,他对于保持平衡的力矩要大的多,距离重心更远,可以做的小一些,同时鸭翼可以通过较少的调节就能对飞机的平衡产生更大的影响。

其次则是增加升力。飞机的升力来自于机翼,常规布局飞机中,除非是升力体布局,否则升力就几乎全部来自于机翼,但是鸭翼飞机不同,他的鸭翼也产生升力,在机翼前提前对气流进行整合,而且可以在主翼的上方形成涡流,这些涡流使得飞机产生向上的升力,来自于机翼下部的气流同机翼上部气流之间的压力差更大,这就使得飞机可以消耗更少的推力和燃料实现姿态调整,飞的也更加轻盈。

最后则是增加飞行的速度,因为鸭翼飞机对于主翼产生升力的需求较少,因此主翼可以做成小展弦比的三角翼,翼面积不需要太大,飞机的高速性能比起常规布局的战斗机要更好。结合来看,鸭翼主要是改善了飞机平衡性、机动性、升力、速度,同时鸭翼的角度变化可以改善飞机的机头指向能力和飞机的瞬盘、稳盘与爬升率。

由此可见,鸭翼是一种非常好用的改善飞机全方位性能的设备,但是鸭翼也让飞机各种系统的气流变得复杂,操作不好会有危险发生,因此鸭翼飞机的故障率和坠毁要比常规布局飞机更多,而且飞机的坚固性较差,对材料的要求较高,消耗在飞机机体上的价格更贵。对于美军而言,自己有世界上最先进的航空发动机,就足以改善那些性能,而且不需要对简单廉价的常规布局进行改动,在保持飞机规模的同时,还降低了全系统价格,又何乐而不为呢?

近日,四川省科学技术奖励名单出炉,我们所熟知的中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所杨伟院士荣获科学技术杰出贡献奖,而让他获得此项殊荣的,正是歼20那独创的升力体边条鸭式气动布局,使其兼顾了隐身以及超音速机动性能。同时,歼20还完美兼顾了超音速和亚音速曾经那看似不可调和的矛盾设计需求,而完成这一人类创举的小展弦比高升力体气动布局,正是由杨伟的老师宋文骢所提出来的。

要知道,就在短短几年之前,美军及其信徒仍然在大肆宣扬着“鸭翼最好安装在敌人的战斗机上”的论调,放着明摆着的台风,阵风,鹰狮,歼10于不顾,大肆批判所谓鸭翼布局之于隐身性能的原罪,似乎全世界只有美式思路是对的。

直到歼20的横空出世结束了这一局面,质疑隐身性?和前代战机模拟对抗后10比0大比分成绩证明一切,质疑机动力?珠海航展亲眼飞给你看,前代战机高难度动作轻松完成,这还是在不开加力情况下的表现。

美军所有现役战机皆为常规布局,这让不少人对此深信不疑,鲜为人知的是,美军之所以此前不使用鸭翼,完全是因为当时的电子技术水平不足以支撑比较复杂的鸭翼传动,包括YF22在内的大多数战机都没有赶上微电子元件大爆发的时代,所以不得不采用比较稳妥的常规布局,至于新世纪的F35,只是因为其定位更为接近不强调高机动力的攻击机,所以也没有采用鸭翼布局,说白了,就是当时的美国没法驾驭鸭翼这种技术而已,并不是说鸭翼本身不行。

而对于下一代战机,波音设计的第六代战斗机方案就口嫌体正的采用了鸭翼布局,那么说到次代战机,此前杨伟总师也曾经公开透露过歼20如今只是一个小目标,在不久之后的2025年,我们将有更大的项目,我国战机的套路向来都是探索一代,预研一代,研制一代,生产一代,在世界各国均已开始涉足第六代战斗机的时刻,已经开始走向“自由王国”的中国航空,势必不会落后于人。那么观众朋友们不妨开动脑筋猜测一下,我国下一代战机将会采用哪些具有质变意义的技术呢?欢迎各位观众在留言区交流一下,给我国航空建言献策哟!

其实啊,看了看所有回答各种不靠谱。很多回答者分不清楚三翼面布局和鸭式布局。

第一,鸭式布局的亚音速性能不好,为啥不好?鸭式布局的优点是升阻比高,为啥升阻比高?因为亚翼翼尖拉出的涡流吹过主翼翼面形成升力。亚音速下这个效果很小,而鸭翼产生的抬头力矩让鸭式布局飞机的仰角偏大,鸭式布局的飞机都是采用展弦比小的三角翼主翼,低速性能普遍不好,容易失速,在亚音速区鸭式布局无法和常规布局的飞机比失速机动能力更差的很远。

第二,超音速段鸭式布局有着一定的优势,超音速段,飞机的升力中心靠后,飞机的机动性减弱,鸭式布局对此有配平功能,而且鸭翼产生强烈气流吹过主翼产生额外升力,升阻比优势明显。但是如果发动机给力,常规布局完全可以弥补这方面的差距,没有好发动机的可以用鸭式布局弥补发动机的差距,在超音速段互相找平,也就是没有好发动机的不用鸭式布局在超音速段也会吃亏,用了,在这区间就不吃亏了。

第三,鸭式布局的滚转率都很差,因为鸭翼产生的气流在滚转时产生复杂的力,所以都控制滚转率否则容易失控。

第四,鸭式布局在机动上属于瞬间机动,也就是瞬盘好,稳盘差,动作敏捷高于常规气动布局,但机动持久性差于常规气动布局。美国推崇的是能将机动,强调稳盘和爬升以及能量恢复能力,不看中瞬盘能力。世界上哪个国家的飞机在美国飞机面前,稳盘和爬升,以及单位剩余功率上都处于劣势,所以都会在美国不看中的瞬盘上发展优势,鸭式布局恰恰瞬盘优秀。

第五,鸭翼最好用在对手身上,,这是哈利J希拉克尓说的,他不能代表美国,美国也有设计师在研究鸭翼,只不过都是作为了技术积累,至于美国解决不了鸭翼飞控的说法是无知的表现,鹰狮就是瑞典拜托美国写的。美国在能量机动的理念下放弃的不仅仅是鸭翼,还有其他高机动布局,只要能量不好统统没戏,F16XL的机动能力比F16提高百分之40,却落选,那种布局比鸭翼的机动能力提高还猛,一样放弃。

所谓发动机不行,鸭翼来凑!美国拥有全球最强的发动机,所以依靠常规的布局,就可以让战斗机获得很强的机动性!另外鸭翼布局也占用了飞机宝贵的空间,增加了战斗机结构的复杂性,所以美国几乎所有服役的飞机,都没有采用鸭翼布局!

常规布局的飞机简单、实用和可靠,结构也简单,适合大规模生产和装备,所以即使是F22和F35第四代战斗机,都没有使用鸭翼布局。而且美国人认为,鸭翼布局也破坏了战斗机整体的隐身能力,所以目前全球已知的几款四代机,只有歼20战斗机采用了鸭翼布局,这和我们的发动机技术受限有关,为了提升机动性而牺牲了部分隐身性能。

鸭翼布局的好处很多,比如可以减少飞机滑跑的距离和提高飞行时的迎角等,但是同时也带来了一些其它的缺点,除了前面说的牺牲部分隐身性能和增加了战斗机结构的复杂性之外,还影响着飞机的高速性能。

虽然美国没有服役采用鸭式布局的战斗机,但是并不意味着美国没有研究!对于这样一个新式的战斗机布局方式,美国自然也需要进行评估,比如美国在上个世纪八十年代曾经改装了一架F15战斗机,项目代号为NF-15B,如下图:

美国不光加装了鸭翼,还加装了二维矢量发动机喷口,美国对这架特殊的F15战斗机进行了大量的试飞,获得鸭式布局的很多数据。不过美国经过分析数据后,似乎觉得鸭式布局没有必要,美国还是青睐传统的战斗机布局方式。

关于鸭翼布局和传统的布局谁好谁坏,目前还没有确定的结论!采用鸭翼布局的战斗机,实力也很强,除了歼20战斗机之外,还有法国的阵风和欧洲的台风战斗机等。

我是东斯坦因,认真对待每一个问题!

武器没有最好的,只有最适合自己的。美国也不是没有研究过鸭翼布局。1984年麦克唐纳·道格拉斯公司就曾经以F-15战斗机为原型机,为美国空军制造过一款采用鸭翼布局的技术验证机,代号为:NF-15B“敏捷鹰”。不过经过一系列的研究后,美军认为鸭翼布局并不适合自己,所以这个项目也就无疾而终了。

首先,鸭式布局的飞机一旦定型,在气动上基本上就很难改进,战斗机以后的升级改造很受限制。比如台风战斗机,它的设计就是围绕着空优进行的,所以当冷战结束,欧洲的安全环境大大改变以后,台风想做多用途战机,进行改进的时候,就远不如阵风这个本来就是以多用途而设计的战斗机了。

美军的足迹遍布全球,作战任务也非常多样化。为了适应不断变化的作战需求,美军要经常对其麾下武器装备进行升级改造。如F-15战斗机设计之初要求其“没有一磅重量用于对地”,但后来为了适应作战需要,衍生出了F-15E战斗轰炸型。

美国经常发动战争,所以武器装备的升级改造非常频繁。鸭式布局在升级改造上的限制,对美国来说很不划算,总不能隔三差五的就研制新型战斗机吧,那得花多少钱。

其次,鸭翼布局隐身性略差。鸭翼一旦转动,角度就会变化,并且前端有尖锐角,会加大反射,而正常式布局尾翼在主翼之后,正面雷达波照来时主翼可以先反射一部分雷达波,这样照到尾翼上的雷达波比较少,即使尾翼转动,反射的雷达波也很少并且会被主翼后缘挡掉一部分。

歼-20使用了鸭翼,是为了提高机动性而牺牲了一点隐身性。而美国追求的极致隐身就让美国放弃了加强机动格斗性能优异的鸭式布局,所以美国新一代战机F-22与F-35都没有使用鸭式布局。

其三,由于机翼后缘距飞机重心(CG)较远,如用后缘襟翼增升,则较大的低头力矩会使鸭翼负担过重,导致鸭式飞机起飞着陆性能不好。战斗机在航母上起降,本来就有不小的风险,所以美国海军的舰载机也没有采用鸭翼布局的战斗机。

不过从法国的“阵风”来看,鸭翼布局的战斗机充当航母舰载机,也不是不可行。

最后,美国的航空发动机技术在世界上遥遥领先。强劲的发动机带来了无与伦比的充沛动力,并不需要用鸭翼来补偿机动性不足。只要动力足,砖头也能超机动。


就到这里,各位对此,是否还有其他高见?或者你们还有哪些补充,一起来探讨。

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简单的说,美国飞机采用常规布局是由于发动机技术牛逼,推力大,重量轻,带矢量,不必用飞控复杂的鸭翼布局,而中国发动机不行,用常规布局是干不过美国佬的,只能林辟蹊径,用敏捷性高的鸭式布局,弥补动力的不足。打个比方就是,美国练的是降龙十八掌,招式不多,但是内功深厚,简单的一掌过去人都无法招架,中国练的是两仪剑法,招式凌厉,弥补内力的不足。两种布局思路不同,并不能说到底谁更厉害,要看谁的功力更强,成飞在鸭翼布局上有深厚的积累,中国又有亚洲最大的风洞,所以歼二十不会让我们失望的。等涡扇15成熟了,完全可以和F22一较高低,目前至少不会弱于它,这就足够了。歼二十有的F22不一定有,超远的航程,大弹仓都是F22不具备的。歼二十不会只与F22斗,敌人的预警机,加油机等高价值目标都是它的猎物,这对歼二十都是小意思。只要让F22不敢轻易接近中国就够了,在中国地面预警网的帮助下,歼二十可以对来犯之敌迎头痛击。