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帖子主题:深度:歼20气动布局精妙之处 垂尾为何明显小于F22

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深度:歼20气动布局精妙之处 垂尾为何明显小于F22

“国庆”期间,网上出现了很多歼20的新图,有黄皮的,也有低可视涂装的,闪转腾挪间很多网友都大呼“歼20机动性碾压四代机”云云。如果撇开发动机不说,那么歼20飞行性能的高低就完全取决于其气动布局,在这方面其比美俄四代机究竟如何呢?

四代机怎么设计?简言之就是在隐身的大前提下,升力尽可能大,阻力尽可能小,同时还要有过失速机动能力(也就是人们常说的“超机动性”)。无论美国的F-22还是俄罗斯的T-50抑或是我国的歼20都是依此原则来进行设计,但各家走的路又不尽相同。

隐身在这里就不说了。四代机要超声速阻力尽可能小(因为超声速巡航),同时亚跨声速升阻比要高(直接决定最大航程,三代机还可挂载副油箱弥补但四代机行不通),低速最大升力特性还要好。简言之,无论是低速、亚跨声速还是超声速,都要有足够高的升力,但其实这三者之间又存在内在矛盾。而除此之外,四代机还要有过失速机动能力。F-22的解决方法很简单,大推力发动机 矢量喷口就解决了上述所有问题。磕磕绊绊的T-50究竟如何解决,解决得如何现在还不好说。那发动机暂时不那么给力的歼20又怎样解决呢?

众所周知,三代机为了提高升力系数,一般采用边条翼(比如歼11)或鸭式布局(比如歼10),目的就是通过边条翼或鸭翼产生脱体涡并与主翼脱体涡有利耦合,以提高升力(脱体涡就是纵向生成但沿着机翼横着跑的低压气旋) 。既然边条翼和鸭翼都能增升,那如果把这两样同时都装在飞机上会怎么样呢?如果设计不好就是1 1 1<1,如果设计得好则可能是1 1 1>3。

如今的歼20显然同时拥有鸭翼与边条翼,这说明成都所最终实现了>3的效果。但这说起来容易做起来难,与三代机相比,就好像是从一元一次方程(或二元二次)到三元三次方程的跳跃。而成都所更厉害的地方在于,不仅第一次实现了“鸭翼 边条翼”的双升布局,而且还进一步采用了翼身融合体,从而实现了在进一步放宽纵向静不稳定度(提高升力)下的升力体(提高升力)鸭式(提高升力)边条翼(提高升力)布局,充分展现出中国人在航空方面的非凡智慧。

有很多网友觉得歼20的全动垂尾很高大上,其实在小编看来垂尾就是一个多余的东西,既增加重量还损失升力,更影响隐身。但目前的四代机都有垂尾,根本原因就是没有其他方法能进行有效的偏航控制。既然是个“多余”装置,那自然是越小越好,所以从F-22到T-50/歼20,垂尾面积缩小很多,根本原因就是后两者通过采用全动的方式获得了比前者(垂尾方向舵)更高的效率,从这一点来说,歼20和T-50无疑是要比F-22更先进的。

至于机头,从隐身角度出发,大家都削得见棱见角。有人说机头也能产生脱体涡,这点不假,但其脱体涡也经常与鸭翼产生相互干扰,而且大多数情况下都是不利干扰,因此,不能指望机头在气动方面有多大贡献,能不产生负面影响就是最好结果了。

美国人说,鸭翼最好的位置是在敌人的飞机上,所以其从未装备鸭式布局的战斗机,而ATF项目中鸭式布局方案也最早被淘汰。可以说,美国人看到的是鸭翼的短处,所以另寻他途。欧洲人的鸭式布局实践只停留在了三代半战斗机阶段。而唯独中国人看到了鸭翼的长处,并且扬长避短,结合边条翼、翼身融合体、全动垂尾等诸多创新,造出了世界上独一无二的鸭式布局四代机,使歼20在拥有最复杂气动外形的同时也获得了现有条件下最优的飞行性能。(作者署名:航空世界)

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      2016/10/15 9:29:34

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