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揭开歼20鸭翼不同于歼10的秘密 助其机动性逼近F22

图注:歼-20上反安装的鸭翼细节

作者署名:兵工科技 微信公众号:binggongkeji

作为中国国产第四代和第五代战斗机的代表,歼-10和歼-20都采用了鸭式布局的总体布局样式,那么,歼-20的鸭翼与歼-10的鸭翼有什么不同呢?其中隐藏着什么样的秘密呢?

高置鸭翼与水平鸭翼

同样采用鸭式布局,但歼-20的鸭翼气动设计理念与歼-10战斗机存在极其巨大的差别,这些差别也体现在歼-20鸭翼的外形和结构上。

首先,歼-10的近距耦合鸭式布局中,鸭翼处于高位,即鸭翼布置的水平线高于主机翼水平线,之所以这样布置,是因为歼-10的鸭翼作为涡流发生器,在飞机高速飞行中,对来流起涡,涡流发生下洗效应,向鸭翼后下方吹去,刚好打在鸭翼后下方布置的主机翼上。我们知道机翼由于气流分离效应,在高速飞行中往往会损失一部分升力,而涡流下洗打在主机翼上,大大减小了气流分离效应,提高了机翼的升力。这是歼-10鸭式布局设计高升阻比的重要原因。

揭开歼20鸭翼不同于歼10的秘密 助其机动性逼近F22

图注:歼-10的近距耦合鸭式布局,鸭翼位置显著高于主翼

而歼-20的鸭式布局则不同,从外形即可以看出,歼-20的鸭翼与主机翼安装位置基本处于同一平面,这样一来,鸭翼脱体涡下洗之后,就较难与同一水平线上的机翼形成有利干扰,鸭式布局的涡流增升作用就无从体现。那么,歼-20的设计师是怎么解决这个问题的呢?从歼-20正面即可以看到,歼-20的鸭翼有一个向上的安装角,即采用了上反设计,而歼-20的主机翼与歼-10一样,是有一定下反的。上反的鸭翼与下反的主翼形成组合,可以达到类似歼-10鸭翼上置的效果,从而达到涡流下洗增升的目的。同时,歼-20的鸭式布局还有一个特点,就是鸭翼和主机翼之间,还设计有小面积的边条,构成了鸭翼+边条+主机翼的布局,其中边条作为涡流发生器,与鸭翼主翼耦合,也可以起到增升作用。

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图注:歼-20的鸭翼和主翼处于水平位置

歼-20采用第二代鸭式布局

歼-20的鸭翼和主机翼水平布置,在气动设计理论上可以看作是“第二代鸭式布局设计”,这一布局有什么好处呢?

首先,鸭翼和主机翼水平布置,有利于在高速平飞巡航状态下减小飞行阻力,鸭翼上置的歼-10,鸭翼和主翼同时产生较大阻力,而歼-20的鸭翼则可以对主翼产生一定遮挡和屏蔽,综合起来阻力小于歼-10的鸭翼上置设计。其次,歼-20的鸭翼和主翼水平设计,在大迎角机动的时候更为有利。我们知道在大迎角机动的时候,随着迎角的增加,更靠前的气动舵面会先失速(失效),对于鸭式布局而言,鸭翼肯定先于主翼失速,而对于常规布局飞机而言,主翼失速之后,还有尾翼可以下反进行控制,因此在同样条件下,常规布局飞机的大迎角能力要优于鸭式布局飞机。此外,歼-10的鸭翼高置,在大迎角状态时,一旦迎角增加,涡流就很难打在主翼上,造成主翼气动效率下降;而歼-20由于鸭翼位置更低,在同样迎角下,有更多的涡流打在主翼上。因此在同样条件下,歼-20的可用迎角要稍高于歼-10,再加上矢量推力发动机的作用,歼-20的大迎角机动能力,将更加接近F-22战斗机。

结语

从歼-10到歼-20,在气动布局设计风格上,存在继承关系。但在气动布局理论上,歼-20与歼-10相比则有显著的提升。这其中体现的,是中国飞机设计基础理论和技术的跃进。

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