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不是所有帶“鴨翼”的飛機都是“鴨式”氣動布局

作者:航空知識

文/張龍山

氣動布局是設計飛行器時需要考慮的重要環節。常見的氣動布局有正常氣動布局,鴨式氣動布局,三翼面氣動布局等。對于咱們中國的軍迷來說,其中最熟悉應該不是正常氣動布局,而是鴨式氣動布局。畢竟我國空軍裝備的殲10和殲20都采用了鴨式布局。

不是所有帶“鴨翼”的飛機都是“鴨式”氣動布局

珠海航展上正在進行超機動展示的我國殲10B矢量推力驗證機

不是所有帶“鴨翼”的飛機都是“鴨式”氣動布局

殲20是世界上現役唯一一款使用鴨式氣動布局的第五代戰鬥機(陳肖/攝)

很多小夥伴差別鴨式氣動布局和正常氣動布局的方法就是看飛機前部有沒有鴨翼。這的确是鴨式氣動布局很重要的一個鑒别方法然而并不是所有帶鴨翼的飛機都采用了該型氣動布局。首先讓我們來了解一下什麼是鴨式氣動布局。

什麼是鴨式氣動布局?

在說鴨式布局之前,首先我們來看一下正常氣動布局的特點——水準尾翼和垂直尾翼在機翼後面,中規中矩。

不是所有帶“鴨翼”的飛機都是“鴨式”氣動布局

美軍現役的主力三代機F-15就是典型的正常布局戰鬥機

不是所有帶“鴨翼”的飛機都是“鴨式”氣動布局

俄羅斯“勇士”飛行表演隊的蘇-27,采用的也是典型的正常布局。

然而鴨式氣動布局則是把正常布局位于機翼後方的水準尾翼移到了機翼的前方,也就是說鴨式氣動布局是沒有水準尾翼的(敲黑闆劃重點)。

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不是所有帶“鴨翼”的飛機都是“鴨式”氣動布局

法國的“陣風”,歐洲的“台風”,瑞典的“鷹獅”戰鬥機并稱“歐洲三雄”他們無一例外都采用了鴨式布局。

好好的飛機為什麼要把水準尾翼前移?

采用鴨式布局的戰鬥機

和正常布局的戰鬥機相比

有哪些優勢呢?

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不是所有帶“鴨翼”的飛機都是“鴨式”氣動布局

萊特兄弟的飛行者一号和我國的馮如一号都采用了鴨式布局

鴨式布局,是一種十分适合于超聲速空戰的氣動布局。很久以前就有設計師發現如果将水準尾翼移到主翼之前的機頭兩側,就可以用較小的翼面來達到同樣的操縱效能,而且前翼和機翼可以同時産生升力,而水準尾翼在平衡力矩的時候則會産生負升力。在大迎角狀态下,鴨翼隻需要減少産生升力即可産生低頭力矩,進而有效保證大迎角下抑制過度擡頭的可控性。簡而言之就是使用該型布局可以提高飛機在大迎角狀态下的升阻比,節省發動機推力。但是他的缺點就是不穩定,需要嚴苛的飛控系統來支援。

然而不是所有帶有鴨翼的飛機都采用了鴨式布局。那麼既有水準尾翼也有“鴨翼”的飛機是什麼氣動布局呢?

三翼面氣動布局

三翼面氣動布局,顧名思義。我們知道正常氣動布局的飛機有機翼和水準尾翼倆個翼面,而所謂的三翼面氣動布局就是在此基礎上加了一副“前置翼”。有三個翼面,“三翼面”氣動布局是以得名。

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印度空軍裝備的蘇-30MKI,不僅采用了三翼面氣動布局,還裝備了矢量推力發動機,然而這是當年蘇霍伊設計局在蘇-27SM原型機基礎上改進的,性能非常不穩定。這也是為什麼後來蘇-35S沒有采用三翼面布局的原因,看看印度空軍摔得多慘就知道了。

不是所有帶“鴨翼”的飛機都是“鴨式”氣動布局

俄羅斯裝備的蘇-35S戰鬥機由于采用了先進的電傳操控系統甚至取消了機背的減速闆,裝備了AL-41F矢量推力發動機,機動性十分驚豔。

該型氣動布局可以說融合了鴨式氣動布局和正常氣動布局的優點。通過大量計算分析表明, 增加一個前翼, 可保證大迎角有足夠的低頭恢複力矩, 改善大迎角特性, 提高最大升力。風洞試驗也表明, 二翼面時 , 操縱俯仰平衡的平尾可為負升力, 而三翼面時 , 前翼與平尾都可以産生正升力。在同樣升力下 , 三翼面飛機迎角較小 , 氣動阻力就小 , 升阻比提高 。前翼使氣動平衡消耗變小, 由于前翼脫體渦的有利幹擾作用使主翼升力加大, 使襟翼氣動效率比無前翼時提高。(該處文字來源:邱菊,三翼面飛機與直接力控制,《飛機設計》, 2005(4):7-10)

另外,三翼面氣動布局也同樣可以提高飛機在大迎角狀态下的機動性能,受于篇幅所限,在此就不多加贅述。

最重要的一點,三翼面氣動外形可以提高飛機的起降能力,增強它的可靠性。起飛階段前置翼可以提高升力(注意,三翼面飛機的前置翼雖然和鴨翼很像,但是作用還是有差別的,個人認為不能将三翼面飛機的前置翼叫做鴨翼)。在降落階段,前置翼還可以充當減速闆的功能。在飛機遇到強擾動氣流時,三個翼面均可以産生抗轉阻尼,使氣動擾流衰減,可靠性得以提升。這就是為什麼俄羅斯的蘇-33和我國的殲-15艦載機無一例外都采用了三翼面氣動布局。

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正在降落的殲-15“飛鲨”艦載機

最後給大家抛出一個小問題:

下面這架飛機采用了什麼氣動布局?

你知道它的型号嗎?

歡迎大家積極留言!

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