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歼-20装配涡扇-15发动机后,能取消鸭翼吗?

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长期以来,歼20的鸭翼一直被吐槽,仿佛这已经成为了歼20的原罪,很多人因为鸭翼而片面认为歼20比不上美国的F22。然而一个事实却狠狠打了喷子们的脸,美国最新公布的六代机CG图,同样带有鸭翼,这又怎么解释呢?实际上鸭翼的存在并没有我们想象的那么low,它的复杂程度远远超过了传统的气动布局,所带来的优势也是无鸭翼战斗机无可比拟的,没有深厚科研能力的国家完全不可能搞定鸭翼布局。

▲美国六代机鸭翼设计,图源自水印

成飞从70年代就开始研制鸭翼布局的歼9,虽然这个项目最后流产了,但是通过这一项目,成飞制造了多型歼9原型机,以此积累了大量的相关经验,并在随后成功的研制了歼10系列战斗机。歼20项目启动以后,成飞依靠自身数十年的技术积累,外加国内强大的风洞试验室、超级计算机等硬件设施打造出具备中国特色的重型五代战斗机,最终赢得了军方的肯定。歼20曾经以“升力体边条翼鸭式布局飞机”获得了第21届全国专利奖金奖,可见其气动设计得到了业内专家的一致好评,鸭翼布局到底好不好,外行看热闹,内行看门道,能够收获如此多的专业人士赞誉,自然不可能差。

▲歼9

鸭翼实际上可以看做是主翼的副翼,它不仅能够带来超高的升阻比,减少飞机对于发动机推力的性能要求,还可以提高飞机的机动性。升阻比是衡量飞机气动效率的最重要参数,升阻比越高说明飞机效率越好。歼20因为鸭翼的加持,升阻比高达10以上,而F22的升阻比平均值只有8,所以采用推力更大的发动机实际上也算是无奈之举。

大力出奇迹,F119的发动机推力虽然略高于涡扇10B,但是油耗同样也高,在油量相差不多的情况下,直接导致F22续航能力和作战半径的减少。在不携带副油箱的情况下,歼20内置燃油最大航程约4000公里,F22则只有3200公里,由此可见发动机推力并不是越大越好。实际上目前歼20所使用的涡扇10B发动机最大推力已经达到了14.5吨(F119约16吨),超过了俄罗斯的AL31F,足以满足歼20现阶段的需求,也能够获得一定的超音速巡航能力,并没有太过迫切的换发需求。

▲歼20换装新型涡扇10B发动机

除了提高升阻比之外,鸭翼对于战斗机的机动性也有很大帮助,有了鸭翼,飞机可以更好的进行机头方向调整,这不仅能够快速改变飞机飞行方向,也能在作战中方便实现机头指向,配合头盔显示器使用,可以牢牢咬住对手不放,方便展开各种攻击。更重要的是,歼20上的鸭翼和垂尾都是全自动电传控制,能够根据战场情况随时调整鸭翼角度和飞行姿态,相比无鸭翼飞机的平尾有着难以比拟的优势。

▲歼20鸭翼的多角度偏转

国产涡扇15目前已经完成了大部分的研发工作,很快就将进行上机试验,五年内必然会成为歼20的标配动力。涡扇15据传最大推力可以达到18吨,两台加起来就是36吨推力,远远超过F22的32吨推力,那么有了这么强大的发动机,是不是就可以取消鸭翼了呢?撇开鸭翼所带来的各种buff加成不提,飞机本身的气动布局是经过了大量风洞试验所得来的最佳设计,任何一点小小的变动都会带来蝴蝶效应。如果去除鸭翼,那么歼20必须加装平尾来进行俯仰调节,而这样的一减一增无异于重新设计一架飞机,不仅完全没有必要,甚至还可能导致歼20总体性能的降低,所以去除鸭翼实在是无稽之谈。

说了这么多,鸭翼真有这么好,不是很多人说鸭翼影响隐身?这就得说说鸭翼的弊端了,鸭翼由于突出机身,确实会增加少量的雷达反射截面积(不超过5%),但是这种增加仅限于机头方向的雷达波,而大部分防空雷达都是从下而上传播的,实际作战的大部分情况下,鸭翼战斗机对于隐身的影响微乎其微。虽然机头部分隐身有一点点影响,但是歼20因为没有平尾,尾部雷达信号却降低了,基本上算是两相抵消,所谓鸭翼影响隐身也只是为黑而黑而已。

▲成飞经过大量研究,采用隐身设计的鸭翼并不会明显增加雷达反射信号

那么鸭翼如何实现隐身和机动性的结合呢?这就是传说中的变形鸭翼技术,就在前段时间,多位南京航空航天大学的专家联合申请了一项变形垂尾/鸭翼专利,这款鸭翼采用了可变形收拢设计,在需要时可以变身鸭翼布局,不需要时则可以将鸭翼收起,成为边条三角翼布局,歼20如果能够运用这样的变形鸭翼技术,性能将会进一步提高,也许我们在国产六代机上能够看到这样的技术走入现实。

有人说鸭翼影响歼-20的隐身性能,于是设想,歼-20装配涡扇-15发动机后,推力有所增加,为了提升歼-20的作战性能,这时能否把鸭翼取消掉呢?要回答这个问题首先我们要弄清楚有关飞机基本布局形式的几个概念:

1、常规式布局:将飞机的水平尾翼和垂直尾翼放在机翼后面的飞机尾部,如F-22战机!这种布局的飞机重心一般设计在气动中心的前面,水平尾翼提供负升力,起配平的用。这样的布局能使飞机的受力是静稳定的,因此应用广泛,尤其是在民航飞机上,用的基本都是这种布局。其缺点就是尾翼产生的是负升力,会使机翼翼载增大,从而浪费掉了飞机的一部分飞行性能。

2、鸭式布局:如果将正常布局的水平尾翼移到机翼前方机头的两侧,做成小展弦比的两个小翼,这样面积较小的鸭翼也能达到与之前的水平尾翼同样的操控飞机的目的,这就是歼-20用的这种鸭式布局。

这种布局鸭翼与机翼都产生正升力,重心分布在二者之间。鸭翼一般比机翼的安装位置高,在大迎角飞行时,鸭翼产生脱体涡,涡流经过经过机翼上方,与机翼的气流流动产生有利干扰,从而可以推迟机翼气流分离,增加飞机在大迎角时的升力。对提高飞机在大迎角时的机动性能有明显的好处。但这种布局在隐身性能上不如正常式布局优秀。

3、无尾式布局:把鸭翼与水平尾翼都去掉,只保留机翼与垂直尾翼 ,如印度的LCA“光辉”战机

这种布局,重心一般在压力中心之前,但是与压力中心距离很近,副翼兼顾了平尾的作用。省略了平尾,可以减小飞机的重量与阻力,使之容易跨过音速阻力突增区,高空高速性能好,但是在低速时,飞机性能极差。

除此以外,还有三翼面布局,飞翼式布局等等。从以上的各种布局的分析中也可以看出,每种布局都有它的优点,也都有它的缺点。因此没有完美无缺的布局形式,只有更符合需求,更合理的权衡设计。鸭式布局并不就比正常式与无尾式差,没有必要总是抱着去掉它的想法。歼-20的鸭翼虽然在一定程度上会牺牲一些隐身性能,但它对于飞机整体性能的提升并不是简简单单的提升发动机的推力所能代替的。

一架飞机在设计之初,设计师们会根据使用环境,性能指标,以及现有的材料与工业设计制造的能力做方案论证。而在此阶段,设计师们就要选定飞机的基本布局,并且论证其是否真的可行,然后根据选定的基本布局再接着往下进行下一步的设计。也就是说,一架飞机所有的设计都是在最初选定好的布局形式的基础上完成的。

因此去掉鸭翼就如同为一座盖好的高楼改动一下地基,这不仅仅是从飞机上去掉两个小部件的小事情,这会直接改变了飞机的基本布局形式,飞机的操控,重心甚至结构都要从新设计,这无异于从新设计一架新的飞机。因此就算换了发动机,鸭翼也是不可能取消的。

歼-20战斗机未来换装涡扇15发动机,这是为了歼-20战斗机获得更强的作战能力,包括武器挂载能力,航程和机动能力等,其中最为明显的就是机动能力。鸭翼并不是累赘,歼-20是战斗机,它所需要的不仅仅是良好的隐身性能,其他方面同样也需要优秀,飞机的设计本来就是各种权衡下的产物。任何单纯的追求某种性能到极致的想法都是不合理的。

无论换不换发动机,J20都不可能去掉鸭翼,因为这不是技术进步这是技术退步。鸭式气动布局相对于常规气动布局有着很大的技术优势。

首先,鸭式气动布局有着非常高的升力系数,要远远超过常规气动布局。以J20和F22为例,J20最大升力系数在1.9到2.0左右,而F22只有1.55左右。那么鸭式气动布局为何会具备更高的升力系数呢?第五代战斗机基本都是升力体机身设计。也就是说不光水平翼面会产生升力,机身也会产生升力。对F22来说机身侧面进气道的外侧边嵴能够产生一股涡流,这股涡流流经机翼上方会带来额外的升力,同时在这股涡流扰动下,机身上表面空气流速会加快,这样机身就能产生升力。

而J20能够产生更强大的涡流。J20有两个涡流发生器,一个是鸭翼,另一个是鸭翼和机翼之间的机身边条,这两者结合能够产生更强大的涡流,因为鸭翼的展向尺寸比F22的进气道侧边嵴尺寸要大得多,导致鸭翼涡尺寸更大,连机身边条产生的涡流都比F22进气道侧边嵴产生的涡流强大。而且鸭翼下方的气流压力大,在鸭翼涡流经机翼和机身上方时能不断向涡流补充能量,使涡流的强度远远超过F22。借助于涡流的力量,J20的机翼能够获得更大的升力,而且因为涡流也覆盖了机身上方,所以J20机身部分也能产生更强的升力,这就是为什么鸭式气动布局的升力系数要高于常规气动布局的原因。这样还可以适当减少机翼面积以减少阻力,以平衡发动机性能的不足。

鸭式气动布局的技术优势还在于机动性要远优于常规气动布局。在评价战斗机机动性时常用的技术指标是单位面积翼载荷,在这方面鸭式气动布局占据很大优势。以J20为例,其机翼面积为68平方米左右,F22为78平方米左右。整架飞机的重量等于全机升力,全机升力等于机翼升力减去平尾升力,因为F22的平尾产生的升力是负的。而J20的整机升力等于机翼升力加上鸭翼升力。对F22来说产生升力的面积相当于F22机翼78平方米扣掉平尾的10平方米左右,也就是68平米左右。而J20产生升力的面积是机翼的68平方再加上鸭翼。而J20还没加上鸭翼的升力面积就已经等同与F22的升力面积了,如果还要加上鸭翼的面积,那么J20能够产生升力的面积肯定是大于。如果两者要产生同样的升力,那么J20的单位翼载荷肯定是小于F22的。而且因为J20的机身部分也能产生比比F22更强大的升力,所以J20的单位翼载荷的优势会更大。

对战斗机来说瞬间盘旋角度是评价战斗机机动性的一个重要指标。这方面,鸭式气动布局的优势也远优于常规气动布局。战斗机在快速转弯时都会将机身侧倾,这就是在利用整机升力在水平方向上产生的分量来提供更强大的向心力,帮助战斗机获得更小的转弯半径,既然J20的升力系数更高,产生的升力更大,那么就更容易获得更小的转弯半径。我们知道飞机转弯时还要借助于垂尾来产生操纵力矩,虽然J20的垂尾相对于整机的气动中心点要比F22的距离要短,也就是操纵力臂要小,但是仍然也通过尽量后置垂尾,加大垂尾后掠角度等进行一定的补偿,更重要的是J20采用了全动式垂尾,整个垂尾的面积比F22的方向舵面积大了一倍以上,所以最终,J20的垂尾能够产生的操纵力矩要比F22大不少。

然而,事情还不仅如此,J20还有自己的独门绝技,那就是鸭翼差动技术,鸭翼差动是从J10身上继承过来的,如今已经运用的炉火纯青了。通过鸭翼的差动也能够产生水平方向上的操纵力矩,这个力矩也是比较大的。因为鸭翼到整机气动中心点的距离很远,所以操纵力臂就很长,导致操纵力矩也非常可观,而常规气动布局是没有这个能力的。有人说了,F22还有矢量推力能力,但是要知道J20装备的也是矢量喷口,而且是三维的,比F22的两维矢量喷口更先进。综上所述,在空中机动能力方面鸭式气动布局也有很大技术优势。

J20的矢量尾喷口

在气动阻力方面,鸭式气动布局也是占据优势的。常规气动布局是有配平阻力的,而鸭式气动布局没有这个问题。因为在常规气动布局中重心在前,机翼产生的升力在中间,平尾产生的升力在后。整架飞机要想保持平衡,平尾产生的升力一定是负的,为了产生负升力必然就会产生配平阻力。而对鸭式气动布局来说完全没有这个问题,鸭翼产生的升力是正的,重心在中间,机翼产生的升力也是正的,三者达成平衡,不存在配平阻力问题。

所以总体来说,鸭式气动布局让J20获得了很大的气动优势,在气动阻力上可能有百分之十几的优势。这样的优势可以降低对动力系统的要求,配合目前装备的WS10B发动机,J20仍然能够获得不低于F22的超巡能力和机动性。所以无论换不换发动机,J20都能有效对抗F22,如果能换更大推力的发动机,那就是锦上添花的事情。

网上经常听到有人说鸭翼最好装在别人的飞机上,以此来证明鸭翼不好,不利于隐形。但实际上这句话跟隐形没有一毛钱关系。这句话是美国F16的设计师在六七十年代讲的,原因是因为当时的美国还没有掌握鸭式气动布局,关键的技术障碍是鸭式气动布局有一个技术难点就是鸭翼随飞机迎角增大过程中气动特性会出现非线性,简单的讲就是随着机身迎角的增大,鸭翼的气动特性不是连续稳定变化的,有时会出现突变,这就造成鸭式气动布局难以驾驭。后来一直到电传操纵系统出现后才解决了这个难题,解决了这个问题之后,鸭式气动布局相对于常规气动布局的技术优势就充分发挥出来了。八九十年代以后,世界各国研制的战斗机大都选择了鸭式气动布局,如欧洲的阵风、台风、鹰狮39和我国的J10、J20。

那么鸭翼是否真的对隐形非常不利呢?对机头方向上的RCS来说,虽然鸭翼会产生反射增大反射面积,但同时也会遮挡后方的机翼,机翼反射面积会相应变小。鸭翼和机身之间的狭窄缝隙会是一个散射源,但是从J10开始鸭翼就是用复合材料来做的,刚开始J20的验证机还用一个小小的边条来遮挡这个缝隙,但后来到原型机干脆就取消了,可见鸭翼和机身间的缝隙对机头正面的RCS贡献有限。另外鸭翼内部结构很简单,不像机翼内部还有各种金属部件,甚至可以完全用透波型复合材料来做。此时对雷达来说,鸭翼基本上是不存在的。

实际上鸭翼只有在一种情况下会对正面RCS产生一定影响,那就是当鸭翼偏转角度比较大时。但是这可以通过一些策略进行改进,比如通常的仰俯主要通过机翼上的升降副翼来完成,只在高机动状态再动用鸭翼,这样就可以解决问题。而当需要鸭翼大幅度动作的时候其实应该是近距离空战的时候,而此时可能早就肉眼可见对方了,鸭翼有没有增大RCS已经无关紧要了。

此外,我们站在另一个角度来论证一下。假设鸭翼对J20机头方向上的RCS有比较大的影响,那么对常规气动布局来说,平尾对机尾方向上产生的影响也是类似的。虽然双方都希望以自己RCS最小的方向指向对方,但是实际相遇时各自所处角度是随机的各个角度都有可能,特别是双方RCS水平相差不大时。无论是鸭式气动布局还是常规气动布局都一样,发现对方的概率是接近的,不会出现某种气动布局占据很大优势的情况出现。所以,鸭翼对隐形非常不利这句话无论如何都是错误的。

综上所述,鸭翼对J20来说是技术优势而不是劣势,无论换不换发动机,J20都不可能去掉鸭翼,推出所谓无鸭翼的版本。而且去掉鸭翼实际上是彻底修改了气动布局,那么相当于重新设计J20,这无论成本还是时间都是无法接受的。

对于广大军迷来说,歼-20最大遗憾的当属发动机推力不够了,因此外界一直比较关注涡扇-15的进度;同时受到美国“鸭翼最好是装在别人飞机上”的引句影响,始终有人在不断放大鸭翼设计与身俱来对前向隐身的影响,这就有了装备涡扇-15后取消鸭翼的设想。

先来说说鸭式布局的几个特点吧,首先鸭式设计能提升气动布局的升力特性,显著增加战机升阻比系数;其次鸭式布局对于战机的机动性有一定的提升作用,主翼上的襟副翼差动时,可以改善鸭式气动布局的滚转机动性,另外对于飞机大仰角机动性也不错的助益;最后就是可操纵性不错,合理的解决了静不稳定性之间的矛盾,对于战机的操纵性和敏捷性帮助较大。

当前,歼-20所采用的鸭翼+边条+升力体+全动垂尾设计的“小展弦比边条升力体鸭翼式气动布局”,外界分析普遍认为,主要是针对提升歼-20的超音速巡航能力而服务,言外之意就是以气动设计来弥补发动机的不足,从而使得歼-20在使用国产发动机的情况下具备了低速超音速巡航能力。

歼-20气动布局设计有利于提升其飞行速度的观点并没有错,先装备的涡扇-10改进型发动机推力不够也不假,这个问题也真真切切存在。但是将前者的优势片面的归结到后者发动机推力上显然有点不全面,歼-20的气动布局设计不仅仅提升飞行速度,同时对于内置弹舱的设计、飞机的内载油航程都有相应的帮助效应,并不能一概而论的看作是气动布局弥补动力。

既然,设计者知道发动机推力不够,通过气动布局设计可以一定程度的弥补,那么同步展开配套涡扇-15的发动机研制工作岂不是多此一举。从这个角度来看,歼-20从设计之处对于高机动性能就有较高的指标,气动布局倾向于这一指标也合情合理。

再从歼-20的尺寸和航程角度来看,歼-20的机体长度约21.3米,比美国的F-22要长得多,但相比国产重型歼击机歼-16,歼-20的机体长度并不是很长;之所以视觉感官歼-20尺寸比较大,主要是其较大机身长宽比设计导致视觉误差形成的。机体尺寸并不比歼-16大,但是能获得比歼-16还大的作战航程,除了制空作战内置弹舱弹药载重比低之外,还和其机身升力体设计有直接的关系。

倘若歼-20如期装备涡扇-15发动机后,其推重比将得到大幅提升,基本上可以接近美国F-22的水平,届时歼-20大推力发动机+优异气动布局设计将使得其最大飞行速度达到空前的2.6马赫,远高于其他同类机型,此时鸭翼的作用已经计算再内,取消鸭翼岂不是自废武功?

另外,取消鸭翼意味着歼-20的机动布局需要重新设计,主翼的位置要前翼,同时还要增设尾翼,如果处理不好就会直接影响到当前比较成功的升力体布局设计,或者说改动后的气动布局达不到当前的升阻比系数,对于歼-20的整体作战能力将大打折扣,实在是得不偿失。况且,采用鸭式布局,其初衷并不是因为发动机问题,对于发动机的弥补只不过是设计带来的红利而已。

歼-20的气动布局设计通过增加边条的方式使得鸭翼和主翼之间形成完美的过渡,一定程度上已经将鸭翼对隐身设计带来的影响降至最低,总体正面RCS数据值已经达到了一个很不错的数值。另外,要看清楚我们歼-20的潜在对手F-22是用发动机推力塑造的一款高机动战机,歼-20的首要定位是在空战中能够压制F-22,隐身性能F-22已经达到登峰造极的地步,很难在RCS数据上实现颠覆性的超越,剩下的就只有机动性了。

很多人将F-35作为歼-20的对手,眼界太小家子气了,我们能压制F-22才是王道。既然优异的气动布局还不错,换装涡扇-15如虎添翼,何必非要强迫其取消鸭翼自废武功而换取不可能实现超越的F-22的隐身设计呢?岂不是挖坑自己往里跳嘛。

你对飞机的气动布局一无所知。

鸭翼结构是歼20气动布局不可或缺的一部分,不可能取消的,若像你说的那样,那就等于重新设计一架飞机,原先的风洞实验数据全部作废,所有飞行控制系统全部都要推倒重来。完全没有任何意义。

歼20所采用的气动布局,包括:隐身设计+鸭翼+边条翼+双三角翼+全动尾翼。

如此复杂的气动布局,涉及的飞控难度和复杂程度比常规隐身布局的F-22高了不止一个等级。

多读点书吧,小白。


反问一句:F-119发动机这么厉害,那F-22能不能取消平尾?气动布局就摆在那,随便取消操纵面是要作死吗?

F-22采用常规布局,取消平尾会就产生无可抑制的低头力矩

歼20采用远距耦合鸭式布局,鸭翼的面积很大,如果取消会产生无法抑制的低头力矩


最常见的气动布局只有三种,一种是常规布局,一种是鸭式布局,此外还有个无尾三角翼布局。两者最大的区别就在于用于配平的操纵面是在前还是在后。如果是配平的操纵面在后,就是常规布局,配平操纵面为平尾;如果是操纵面在前, 那就是鸭式布局,配平操纵面为鸭翼。升力中心的重心的位置都是事先定好的,因此机身,机翼,鸭翼或者平尾的设计是围绕着气动布局展开,设计上存在强耦合关系,改动其中任何一个,另外的都要大改,那跟重新设计一架战斗机有何区别呢?无尾三角翼设计虽然不需要平尾或者鸭翼。但这需要飞机采用一双巨大的三角翼,使得其设计与其他两种设计的机翼完全不同,机翼后缘几乎与机尾平齐。此时可以利用机翼后缘副翼的偏转提供升力配平。然而歼20的主翼显然不是这种大三角翼,所以显然不可能改成这样的,除非机翼大改。然而无尾三角翼由于低速下操纵性差,早就是落后的布局了,怎么可能走回头路呢?想想就不可能。

三种基本的气动布局


所以鸭式布局换不换发动机,基本都气动布局不可能改变,尤其是歼20还是远距耦合的鸭式布局,鸭翼的存在主要就是提供俯仰力矩来配平的。所以即便是WS-15是矢量发动机,装上了歼20,也改变不了这个现状,顶多是可以减少一点鸭翼偏转量。矢量发动机的偏转,可以提供直接的俯仰力矩,相当于给飞机带来了一个平尾一样的操纵面,这在超音速巡航时可以配平,并减少配平阻力,但是仍然无法完全取代掉鸭翼。因为机动过程中不论如何矢量发动机在偏转时都会带来推力损失,减少飞机的能量。因此不应减少不必要的偏转,这个活能给可动舵面就不要让发动机来干。如果让WS-15完全用偏转来代替鸭翼,那么推力损失会变的没法看了,而且要一直偏转,想不偏都不行,矢量喷管寿命本来就短,这么设计是嫌飞机不够烧钱?

歼20鸭式布局配平示意图

歼20取消鸭翼后,依靠矢量发动机偏转提供配平的示意图,从此矢量发动机就要一直保持偏转


所以同样道理也适用于F-22,Su-57,F-35,发动机再厉害,基本的气动布局也改不了。实际上人类的航空发动机远没有发展到所谓“力大砖飞”的阶段,推重比才刚刚突破10没多长时间等发动机推重比到了100,再把飞行器外形当砖头一样设计吧。

谢邀,取消鸭翼?你是想打算重新设计吗?

先要明白鸭翼的作用啊,谁跟你说增加发动机推力就可以取消鸭翼的?鸭翼最大作用是配平,他就是放在前面的水平尾翼,与水平尾翼不同的是鸭翼配平时力矩更长,并且是正升力配平,所以鸭翼布局配平所需阻力小,并且有助于提高升力水平。飞机在飞行时,受重心变化(武器投掷和燃油消耗)、外界风向以及机动飞行等影响,产生过度的俯仰力矩,这就需要用水平尾翼进行配平,鸭翼就是放在前面的水平尾翼。

鸭翼飞机由于配平点在飞机气动中心和重心前面,所需要的力要小,并且是用正升力来配平。所以一旦取消鸭翼,歼-20就等同于无尾三角翼飞机,这种布局配平力矩最小,能力最差。全部的配平压力都放在主机翼的副翼上,不进行重新设计的话,副翼完全没有多余的能力在空战中进行机动动作。幻影2000和阵风战斗机机翼位置比较图,三角翼飞机整体上机翼更靠近飞机重心,就是为了平衡配平力矩过短导致的配平能力差问题。歼-20整体上机翼位置非常靠后,一旦取消鸭翼,配平压力将是非常大,不进行气动上推倒重来,机动性能和操控性能将非常渣。

当年波音与NASA搞的X-36隐身验证机。至于鸭翼破坏隐身这种屁话,已经讲过很多遍,总结起来就是同一水平面下对隐身破坏效果跟水平尾翼差不多,但是同一平面布局的话,鸭翼的涡流耦合效果也就没有了,并且增加飞行阻力。所以前期鸭翼飞机都是采用鸭翼与主翼形成高低落差,这样才导致增加雷达反射面。

歼-20采用的是鸭翼上反,主翼下反,从而形成高低落差,但鸭翼和主机翼近似水平的布局方式,这种布局方式在隐身和气动上得到较好折中。而且从正面看上去,鸭翼、主机翼、垂尾和腹部鳍好像是从同一个点向不同方向伸长出去,好像一尊“千手观音”,这种布局方式已经最大限度进行隐身优化。波音公司为美国海军下一代舰载机准备的F/A-XX,也是采用鸭翼上反、主翼下反形成高低落差的方式,怎么没见眼神军事专家去喷?波音公司表示,垂尾才是破坏隐身的罪魁祸首,只有水平差不敢在垂尾上做文章的,才整天在鸭翼上哔哔。

鸭翼不好吗?关于歼-20鸭翼的气动设计,专家们已经做过准确的解释,对隐身影响小而又小,却给飞机带来优秀的机动能力,特别是在大迎角的条件下,有助增强升力,然而在不少关心歼-20隐身的,犹对鸭翼认识不够深刻。歼-20试装近二年,部队对它的隐身性能非常满意,因此,就是换装了涡扇-15,歼-20B亦不会取消鸭翼。一是没必要,好用干吗不用,对吗?二是飞机就是这样设计的,不是说句取消就能办到的,因为它关系着整架飞机的气动布局;三,动力是重要的,但不是一切,一架性能出色的战斗机,动力要强,气动更棒,经过大量实验证明,什么样的气动最棒,有利相关性能实现,以利未来空战。可见,气动,根本不是一件小事。

各有千秋

飞机气动布局样式多,有以水平尾翼配平的常规式,民航飞机这种布局较为常见,突出的自然是一个稳字,突出安全性的飞机比较实用。无尾式布局,如法国幻影-2000等,没有尾翼,只有垂直尾翼,突出的是高空高速。三翼面布局,如印度苏-30MKI,前翼+机翼+平尾构成的三翼面,操纵特性高,飞机配平好,起降性能佳,尤其大迎角飞行,机动性超强,在此角度上,常能做出令人料想不到的动作,但操控有一定难度。鸭翼布局的飞机,有类三翼面,如果发动机动力足,可有助改善操控,稳性更高。因此,歼-20换发后,对气动更加灵活高效,而不是取消。

换发以后

五代机4个S,都知道,超低可探测性,超机动,超音速巡航,超高维护力,俄制AL31至少两点达不到,不开加力难以超音速巡航,开了加力隐身会受到一定影响。歼-20将来换装我国第四代航发涡扇-15以后,就会变得大不一样,以上两点都可得到明显改观,并且的话,加装矢推的WS-15,超机动能力变得自不一般。拿飞行员张昊的话讲,一旦实现超音速,它就变成了真正的王者,以为正是这话。本来气动布局绝佳,再装配了一款动力十足的国产矢推,其性能将有一个质的提升。

歼20战机现在装备的发动机仍然是涡扇-10B发动机,最大推力约14吨,它的推力和推重比略逊于美俄两国的五代机发动机,并且,涡扇-10B以及整个太行系列发动机其实是我国四代机的专用发动机,除了歼20,像歼11B、歼16等战机均装备了太行系列发动机。从这一点讲,涡扇-10B其实是歼20战机的过渡选择,后者最终会采用五代机专用航发---涡扇15大推力矢量发动机,这款发动机的设计推力达到18吨,完全符合歼20战机的相关需求。话虽如此,当初有不少人认为,歼10B发动机动力不足,歼20战机因此才会采用鸭翼布局。随着涡扇15发动机即将列装部队(预计2020年完成研制),人们总会有歼20战机装备涡扇15发动机以后就会取消鸭翼的想法,这种观点完全不正确。

歼20战机采用多种气动布局,考虑全面合理,取消鸭翼与重新设计一款战机无异

事实上,歼20战机是世界上气动布局最复杂的战机,科学工作者们经过充分论证,在综合考虑战机的隐身性以及机动性以后,最终决定合理整合多种气动布局,这就是歼20战机为什么会采用鸭翼+边条翼+双三角翼+全动尾翼布局之原因。如果单单是因为换装了涡扇15发动机就随便取消鸭翼的话,无异于彻底推翻歼20战机的风洞实验数据,与此同时,改装后的歼20战机还必须考虑整机布局,然后再频繁进行试飞。如此一来跟重新设计一款战机又有何区别?

歼20战机无法取消鸭翼的具体原因

更何况,鸭翼并不是单纯为了弥补发动机动力不足,这种想法着实狭隘,下面我们来简单了解一下鸭翼布局对歼20战机有何意义。鸭翼布局的确增强了战机的机动性,它从侧面弥补了发动机动力不足的劣势。但这是结果,而绝非采取鸭翼布局的原因。歼20战机采用鸭翼布局一方面考虑了战机的机动性,同时也考虑了战机的配平力矩,它在为战机提供巨大涡流升力的同时,也兼顾了战机在俯仰状态下的配平需求。此外,歼20的鸭翼与四代机的鸭翼位置有所不同,它把鸭翼前置,极大提高了力矩,换句话说,歼20战机的鸭翼比四代机的鸭翼更能保证其机动性,而鸭翼上反则从某种程度上削弱了它对战机隐身性能的影响。

歼20战机的鸭翼对隐身性影响甚微,合理整合相关技术后,完全可以削减鸭翼对隐身性的影响

按正常情况来讲,鸭翼的确会影响战机的隐身性,因为它会增强战机的雷达反射面,可如果把握好战机气动面,并且从其他方面弥补的话,鸭翼不至于彻底破坏战机的隐身性。我们从上世纪60年代就开始研究鸭翼布局,相关技术早已被摸透了,在此基础上,我们才为歼20战机打造了上述多种气动布局相结合的外形。如果鸭翼确实影响战机隐身性的话,我们又怎会坚持让歼20采用类似气动布局呢?

完全依靠矢量发动机来保证歼20战机综合性能发挥并不靠谱

有人说了,既然涡扇15发动机是矢量发动机,我们完全可以依靠新型航发来保证歼20战机的配平和俯仰力矩,但是,矢量喷口毕竟使用寿命有限,一般来讲,它只能正常使用两三百个小时,我们没有听过一架战机性能充分发挥要完全依靠矢量发动机,当然了,单靠矢量发动机也极易发生危险,这种做法毕竟是一条腿走路,很难保证可靠性。

结论:鸭翼与涡扇15强强联合,歼20战机未来会领先全球

我认为,歼20战机换装涡扇15发动机,会与鸭翼布局相得益彰,届时战机的机动性将更加强悍,受助于涡扇15的强大推力,歼20战机的载弹量和航程均有望增加,因此,鸭翼对歼20战机乃是“如虎添翼”,而非“画蛇添足”。贸然取消鸭翼,意味着推翻歼20战机之前的所有设计,既不符合预设需求,同时也耗时耗力。


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代号“峨嵋”的涡扇-15,是我空军首款推重比为10左右的航空发动机,用在了成飞的第3代战机歼-10B上,赋予了歼-10B非常强劲的动力,才有了单发动机的歼-10B在第12届珠海航展上潇洒地做出了眼镜蛇、落叶飘、极小半径转弯等空中高难度动作,从而震撼了全球空军界。

我空军第4代隐形战机歼-20,尽管是款重型战斗机,最大起飞重量接近40吨,但由于采用了涡扇-15双发动机,令机动能力包括飞行品质大幅提高,具备持久的超音速巡航能力,以及梦寐以求的过失速机动性

歼-20采用了DSI鼓包进气道、全动双垂尾、上反鸭翼带尖拱边条的鸭式气动布局,是其最大的特征,正因为是鸭翼布局,产生了强大的涡流,可以大幅增加主翼升力,获得更好的机动性能

尽管歼-20的鸭翼布局,导致了最大攻角与持续攻角的矛盾性,并且鸭翼偏转时产生强度较大的镜面反射回波,对飞机头向雷达散射截面影响甚至比常规布局飞机大,但毕竟使得歼-20拥有了较优秀的超音速控制率,良好的大仰角升力特性,以及较大的瞬时攻角与滚转率

现在,换装了代号“峨嵋”的涡扇-15发动机的歼-20,有了更加强盛的动力以及提高了飞行品质,但也不能将其鸭翼取掉,如同天使折断了翅膀,对歼-20的飞行品控性能将有非常大的影响

一旦取掉歼-20的鸭翼,至少整机的气动布局被破坏了,整机将推倒重新设计;此外,歼-20看起来就不舒服了,有点怪怪的样子,用张局座的话来说,颜值就是战斗力!

大凡拥有漂亮机体的战机,其本身作战能力不会差,折了一对可爱小翅膀的歼-20,既然影响了颜值,那么就一定会影响其战斗力的提高

本来换装推重比更大的涡扇-15发动机,赋予了歼-20更强劲的动力,以及更强的作战性能,现在倒好要将歼-20的一漂亮的小翅膀给硬生生地折断了,如同折了人的手臂,战机和人一样,当然影响其战斗力的提高了

换装涡扇-15发动机,如同锦上添花,不知道是哪个吃饱了饭撑的,偏偏要折断歼-20的一对小翅膀,让其受伤流泪,大幅提高飞行阻力,折损作战半径和最大载弹量,以及空中非凡的超机动能力,实在是罪过罪过罪过。

因此,即便歼-20换装涡扇-15发动机,取消鸭翼以后,将直接导致歼-20成无尾三角翼战机,配平压力将非常大,将引起歼-20气动中心后移,影响飞行品控性能,将是得不偿失的。

鸭翼+边条翼+全动垂尾,是成飞经无数次的风洞吹出来的优异空气动力学方案,是提高歼-20机动性最直接成本最小的优化设计,在动力相同的背景下,其机动性能其他战机所无法比拟的,高难度的复杂飞控,许多国家根本就无力突破。