殲20鴨翼二:殲10鴨翼難度遠超歐洲雙風,殲20開四代機之先河!
原標題:殲20鴨翼二:殲10鴨翼難度遠超歐洲雙風,殲20開四代機之先河!
鴨翼的作用和平尾類似,主要起到配平作用,鴨翼還能產生升力,它能產生渦流,形象的說渦流就像是在主翼表面持續不斷製造小龍捲風,大仰角時三角翼前緣會產生強烈旋轉的渦流,在機翼表面形成一個高速的低壓區,好像有一股向上的吸力,其實是機翼下面壓強大、上面壓強小的作用。
鴨翼就也是一個渦流發生器
三角翼的仰角越大,其渦流的強度越大,升力越大,但超過一定的角度後,就會急轉直下,渦流開始破裂,導致機翼失速,容易失事,單純的三角翼大仰角能力並不好。
瑞典空氣動力學家在上世紀60年代發現了鴨翼的近距耦合現象,當鴨翼和主翼的位置和距離合適時,鴨翼產生的渦流和主翼渦流可相互作用,能穩定渦流,有效減小主翼失速,因此鴨翼能提高升力係數。歐洲國家對鴨翼鍾愛,瑞典的鷹獅、法國的陣風、歐洲的颱風都是鴨翼。
颱風戰鬥機的鴨翼變態的遠
然而鴨翼也有弊端,常規布局的飛機,氣流過了平尾,對機體幾乎無影響,但鴨翼布局的飛機,鴨翼的氣流會進入到主翼和機身流場中,多方作用下導致渦流紊亂,控制困難,必須採用電傳飛控,利用計算機輔助控制,故而鴨翼對飛控要求更高,殲15當初連續墜毀,就和飛控有極大關係。
美國人對鴨翼的優缺點研究的很透徹,因此他們的飛機從來不用鴨翼,既然有了強大的發動機,何須用鴨翼來提供的那點輔助升力,人家完全可用更加穩健的常規布局來實現同樣的指標,從而不必冒險,所以美國F-16的設計師有句名言:「鴨翼最好的位置是別人的飛機上」。然而對於歐洲和我國來說,發動機可沒有美國那樣強悍,所以通過鴨翼來提高升阻比,實現更高的飛行性能,這就是現實。
陣風戰鬥機的鴨翼近距耦合
鴨翼的作用就是配平和渦流耦合,但兩者又有矛盾,鴨翼和主翼距離小,配平能力就弱,但耦合作用強,亞音速機動性好,反之亦然,殲20的鴨翼和主翼距離遠,配平能力強,高速性好,所以超機動能力強,但亞音速能力不足,所以通過其他手段來補強。
各國根據自己的需求來靈活運用鴨翼,例如歐洲的颱風戰鬥機,英國和德國是最大客戶,為了應對北極熊入侵,對高速性和空戰要求高,是空優型戰鬥機,因此鴨翼非常靠前,甚至到了座艙前端,是典型的遠距耦合,配平能力很強,超音速機動優秀,1.6-1.8馬赫下達到3-4G的機動,很長一段時間內其超音速性僅次於採用了矢量噴管的美國F22。但鴨翼過於靠前,耦合作用幾乎沒有,為此颱風在進氣道到主翼安裝了兩個鼓起來的狹長渦流發生器,看起來十分怪異,但部分彌補了渦升力的不足。
殲10的鴨翼中距耦合
法國的陣風戰鬥機,是多用途戰鬥機,特彆強調對地攻擊,還有艦載機的需求,因此它採用了近距耦合,鴨翼更貼近主翼,距離更近,渦流耦合增升效果好,提升了載彈量和航程,亞音速性能非常出眾,但由於過近,配平能力差,空氣阻力很大,超音速和高機動差。
我國的殲10,最初目標是高速截擊和空戰,因此需兼顧高空高速和中低空機動能力,因此殲10的鴨翼是中距耦合,鴨翼和主翼的距離比陣風大,但遠沒有颱風那樣變態的遠,兼顧了配平和渦升力,氣動複雜。然而我國的成飛設計師們,並未像歐洲雙風那樣採用妥協的態度,而是迎難而上,向高機動和中低速發起了挑戰。
殲20的鴨翼開四代機之先河
看殲10的鴨翼,其設計難度遠超歐洲雙風,大面積變彎度上反式鴨翼,加強了配平功能,利於俯仰控制。主翼另有大幅的氣動扭轉,內外翼段分彆扭轉對應不同狀態下的鴨翼渦流,獲得最大的升力效果。從鴨翼處機身鼓起然後下彎收窄,思路就是減小機體面積,降低鴨翼增大帶來的阻力,改善渦流對後機身流場的干擾。
成飛對於鴨翼的研究最早始於殲9,深耕鴨翼已經超過40年,功力全球首屈一指,世界上無出其右者,要不然也不敢給殲20安裝上兩個更大的鴨翼。殲10的鴨翼是三代機中最大的,也是氣動最複雜的,對飛控要求極高,從而收穫了鴨翼的優勢,避免了諸多缺陷,是三代機中集大成者。
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