鸭翼是失败的设计?全球五代机只有中国用鸭翼,有何意义?
发布于 2021-01-01 01:28
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在歼-20开始小批量的交付使用的同时,一种声音却依旧争论不休,他们认为歼-20的鸭翼设计是失败的,没有用处的设计,而证明他们观点的是美国的一个说法,鸭翼最好装在敌人的飞机上。
事实真的是这样的吗?鸭翼真的是个失败吗?
鸭翼问题
对鸭翼设计的种种不满中,有两个观点最突出,第一鸭翼会破坏隐身性,第二鸭翼只是个妥协下的产物,只是因为没有强劲的发动机所以才不得不用鸭翼而已。
而且纵观现代的五代机,除了中国外没有一个国家使用这种设计,这似乎更印证了鸭翼不好这个说法。
真实的情况是怎样的呢?
的确,一个不容辩驳的事实是,不只是五代机,全世界战机中使用鸭翼的都很少,除了中国的歼-10,歼-20,只剩下欧洲的台风,俄罗斯的苏-30SM ,MKI等寥寥几款。
这样看来鸭翼确实是没有被世界承认,但事实并不是这样的,追根溯源的话,会发现其实鸭翼设计才是飞机气动布局的老祖宗,1903年莱特兄弟设计的飞机使用的正是前(鸭)翼布局。
只是到了后来的飞机设计中,使用这种设计的就很少了,第一个原因是因为技术条件的不足,鸭翼布局的稳定性较差,需要更高的配置才能达到要求,第二个原因是,那就是后来的飞机制造者不能使用这种设计,因为这会侵犯莱特兄弟的专利权,所以他们才会特意避开这种设计,探寻新的方式。
莱特兄弟
随着各式各样气动布局的出现,鸭翼逐渐消失,但他也没有被彻底放弃,美国,俄罗斯等一些国家一直都坚持进行着研究,只是始终没有取得突破性的成果。
出现这种结果并不意外,当时的科技发展水平并不足以支撑建造出完美的鸭翼,在大仰角状态下,鸭翼很容易和其他机翼互相干扰,并且失速,要想正常使用必须在建造之初就解决这些问题。
而当时无论是机体结构理论还是空气动力学都还没有发展到能解决这些问题的程度,研制工作自然就很难成功了。
直到六十年代,经历了两次技术革命,线控技术和超音速时代来临,鸭翼才终于迎来了属于自己的时代。
瑞典萨博
1964年北美航空公司推出了XB-70"女武神"轰炸机,证明了鸭翼的可行性,随后苏联的T-4超音速远程战略轰炸机进一步证明了鸭翼的价值。
但可惜的是,这两国的研究都没有继续下去,在科技大发展时期,很多技术都得到了极大的发展,尤其是防空导弹技术,这样一款造价更低,威力更明显的武器,和造价高昂,研制时间长的战斗机比起来显然有很大的优势,所以美苏两国都将重心转移到了导弹研发上,鸭翼告一段落。
但美苏停止了,其他国家并没有放弃,瑞典推出了自己的萨博-37战斗机,这款战斗机也是世界上公认的第一款鸭翼布局量产战斗机,并且它和以往的鸭翼战机不同,首创性的使用了三角翼近距耦合鸭式气动布局。
这项设计非常成功,萨博-37虽然没有参与过实战,但根据记录,他曾多次锁定拦截过美国号称导弹都追不上的SR-71黑鸟侦察机。
而这项设计也打开了鸭翼的新天地,从此鸭翼开始被越来越多的国家接受。
这里还有一个有意思的地方,萨博-37服役是在七十年代,而我国同样属于鸭翼设计的歼-9立项是在六十年代,也就是说,我国立项歼-9的时候,世界上并没有相同设计的战机。
由此也可以看出。我国航空科研人的高瞻远瞩。
虽然因为种种原因,歼-9最终并没有成型并服役部队,但这次立项研究为日后歼-10,歼-20的研究打下了厚实的基础,意义重大。
近耦合鸭式布局
美苏的鸭翼战机研究和瑞典的萨博相隔时间并不短,为什么最后瑞典成功了,技术更先进的美苏却失败了呢?
这个问题的答案,和三国不同的研制理念有关,美苏研制鸭翼战机的主要目的,是想借用鸭翼的特点抵消战机在高速飞行时容易产生的重心后移的问题,鸭翼和主翼之间的距离很远。
而瑞典的萨博-37使用的是近耦合鸭式布局。鸭翼和主翼之间的距离较近。
在这种布局下,翼脱体涡流经过机翼时能够产生有利干扰,延迟机翼失速,增加稳定性,同时鸭翼与后掠机翼连用,可以产生展向压力分布,极大的减小飞行阻力,形成耦合作用。
在搭配上三角翼的情况下,机动性还能得到明显提升。
鸭翼的潜力也就被激发了出来。
美苏的战机就是因为两个机翼之间的距离太远导致这种耦合作用没办法形成,所以才没有发现鸭翼的真正价值所在。
不过这又引起了一个新问题,既然现在这个设计已经不是秘密了,为什么美国,俄罗斯还是没有大量的使用鸭翼设计,反而说鸭翼不好呢?
这实际上是一个误区,所谓的鸭翼应该被安装到敌人的飞机上只是一家之言,美国并没有说过鸭翼彻底没有用,也没有停止对鸭翼的研究,在X-29,F-15STOL/MTD上美国都使用过前掠翼布局。
对美国没什么用
之所以会有美国不认同鸭翼的说法,只是因为,现阶段鸭翼确实是对美国没什么用。
前面我们提到了鸭翼能显著的改进战斗机性能,这点美国并不需要,需要这点的是那些战斗机发动机性能不够的国家,中国,法国都存在这样的问题,坐拥F-119、F-135这样强大航发的美国根本不需要鸭翼再来弥补什么。
所以对美国来说,鸭翼目前就是鸡肋般的存在,但对于中国,法国来说,鸭翼却是最无奈,但也最适合的选择。
最适合的才是最好的
而最适合的才是最好的。
鸭翼符合我国现阶段技术发展情况,就是最好的选择,我国航发技术落后于美国是长期形成的问题,指望短时间内解决并不现实,更不能因此就什么都不做了,干等发动机技术发展起来,在这个过渡阶段,任何能弥补的技术都是有用的,都是极好的。
更何况在我国飞机设计师的不懈努力下,歼-20鸭翼的优势几乎被发挥到了极致,雷达整流罩、鸭翼、大边条和主翼前缘四个涡流发生器,完美契合,机动性毫不逊色。
歼-9到歼-20我国走过的是一条艰险且苦涩的道路,未来这条路也不会好走,而我国的航空人们必将砥砺前行,不屈不挠,向着更高点前进。
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