鴨翼功能和尾翼差不多，產生俯仰力距用的。另外它還有一個功能是產生有用的脫體渦。鴨翼在升力配平中它產生的是正升力，而尾翼產生的是負升力。鴨翼的操控比尾翼複雜很多，需要飛控來實現，但高效，尾翼要簡單的多會浪費發動機。用鴨翼是一種技術進步的表現。

形象點說，就是把水平尾翼移到了前面，水平尾翼平飛時是下壓力，鴨翼是升力，有利於提升機動性和發動機效率，不利因素是比尾翼難控制

鴨式結構的飛機有一對鴨翼，可以理解為將飛機的尾翼移位，從機尾到了機頭部位。它們的作用是相同時，操控飛機俯仰角度，但前置後產生的效能比尾翼顯著，同時也帶來飛機操控的難度。因為此，早前的鴨翼是固定，不能活動，直到電傳操縱系統的出現，鴨翼才開始活動起來。鴨翼與主翼近距藕合產生激波，增大了飛機的升力，使飛機起飛距離大大縮短。

航空百年曆史，翼型的發展見證了航空科技的進步。鴨翼也是機翼，所以今天就來簡單扒一扒鴨翼的前世今生。

飛行者1號

嚴格來講，鴨翼並不是新鮮玩意兒。1903年萊特兄弟成功試飛了飛行者1號，這時候的人類剛剛接觸飛機設計，很自然的就想到在機頭設定操縱翼面。翼面上偏，飛機抬頭，反之飛機低頭。（類比於汽車把前輪當作導向輪）

由於較小的操縱翼面在前面，顯得頭輕身重，所以這種佈局的飛機被人們戲稱為鴨子，“鴨翼”一詞隨之而來，還有麻煩也隨之而來：

鴨翼上偏機頭抬頭的時候，鴨翼上表面形成的低壓區降低了主翼下表面的壓力，等於是降低了主翼的升力；鴨翼的迎角是飛機的迎角和鴨翼偏轉角度之和，它的俯仰操縱是非常不線性的，在沒有計算機輔助的年代極容易導致飛機失速。

受限於當時的技術水平，人類還不能掌控鴨式佈局巨大的效能優勢，最終曇花一現，常規佈局的飛機完全統治了航空領域。

德國Me-262噴氣式戰鬥機

二戰期間，德國率先將人類第一批噴氣式戰鬥機Me-262投入使用，戰後美蘇瓜分了德國的技術各自倒弄出自己的噴氣式戰鬥機，X-1驗證機的出現標誌著人類正式進入超音速時代。

隨著第二代超音速噴氣式戰鬥機的出現（米格-21和F-4），人們發現飛機在超音速和亞音速飛行時有本質的區別，最顯著的特徵就是隨著飛機速度的增加，飛機的氣動焦點會逐漸後移，也就是說升力的中心點逐漸靠後。這樣會讓機頭有低頭的趨勢，常規佈局的飛機需要尾翼產生一個向下的配平力矩抵消這個低頭的趨勢。

但這個配平力矩是靠尾翼下偏產生負升力實現的，相當於惡化了飛機在超音速飛行時的升力特性。

瑞典薩博-37雷式戰鬥機

如果採用鴨式佈局，只需要鴨翼的上偏角度隨著飛機速度的增加而增加即可，用鴨翼向上的配平力矩也可以抵消機頭低頭的趨勢。這是向上的正升力，可以改善飛機在超音速飛行時的升力特性。

最關鍵的契機源於“協和”號超音速客機研製過程中發現的脫體渦流在非線性升力中的應用，人們發現小展弦比、大後掠角的鴨翼可以產生脫體渦流形成對主翼有利的氣動干擾，提高低速時飛機的升力係數，抑制大迎角狀態下的主翼氣流分離。

1967年瑞典研製了世界上第一種裝有鴨翼的戰鬥機薩博-37（採用帶襟翼的固定鴨翼），由於鴨翼和主翼相對位置合適，大迎角時鴨翼產生的脫體渦流正好經過主翼面上表面，改善了升力係數，實現了飛機的短距起降和機動效能大幅提高。

不過渦流對鴨翼和主翼的遠近距離及上下距離很敏感，否則不能產生有利的氣動干擾甚至有害，這也是早期鴨翼佈局不成功的原因之一。

法國達索Rafale陣風戰鬥機

隨著電傳技術的出現，鴨式佈局在第三代戰鬥機中得到廣泛應用，例如歐洲雙風、瑞典鷹獅、中國殲-10，甚至在第四代戰鬥機（現在的五代機）中也延續使用，比如中國的殲-20。

這些飛機的鴨翼都是全動的，既可以作為耦合升力面使用，也可以偏轉一個很大的角度做減速板使用。在飛行中，鴨翼的偏轉角度完全由計算機透過電傳系統控制，可以最大程度發揮鴨翼的優勢同時使不利影響降到最低。

一百年過去了，人類已經把鴨翼玩的相當溜了，很有意思吧？

中國空軍殲-20隱身戰鬥機也採用鴨翼提高機動性

我們知道，飛機的機翼是提供升力、把飛機托起來的，而且為了讓飛機的升力能夠穩穩地托起飛機，機翼升力的位置還有飛機的重心要有一定的配平關係。

比如說早期的飛機機翼就靠近飛機的中間，這個地方剛好是飛機的重心位置，所以升力/重力互相抵消，飛機就可以平穩飛行了【如下圖所示，中間的CG就是飛機的重心，升力和重力基本上重合】。

當然了，飛機的升力跟重力之間肯定不會完美地平衡，還需要一點兒來自飛機尾部地平衡力【如上圖所示，飛機尾巴上還有個箭頭】，一般來說，飛機尾部產生的平衡力是向下的——所以升力、重力和尾翼的平衡力就像天平一樣平衡了，控制飛機平穩前進。

這個問題問的很對，但是因為早期的飛機升力和重力位置基本上平衡，所以這個尾翼產生的向下的力不太大——對飛機的效率影響不大。

但是我們只要看一下現代飛機，就會發現為了提高飛機的高速效能，飛機的機翼一方面本身位置就越來越靠後，另一方面飛機的機翼變得“後掠”、角度越來越大，所以飛機機翼也顯得越來越靠後【如下圖所示，飛機的機翼越來越“靠後”】，那麼自然的，飛機機翼產生的升力也越來越靠後。

但是問題是，飛機的重心基本上還是不變的，所以這個時候，飛機尾翼產生的向下的平衡力也就需要更大來平衡飛機。那麼尾翼產生的向下的力會給整個飛機幫倒忙的缺點就越來越明顯。不過，如果我們在飛機的機頭位置上加一對小翅膀，這個問題就解決了【如下圖所示】。飛機的翅膀、鴨翼同時產生升力，再也不需要有尾翼產生向下的力幫倒忙了。

我們知道，飛機機翼的升力來源於上下表面空氣流動的差異，所以我們希望氣體在機翼上會乖乖地從前往後流動。但是事實上，由於後掠翼形和三角翼的出現，氣體很容易就順著機翼流動了。這樣會造成飛機機翼效率的下降，有些時候還會造成危險。

於是有人想出了在飛機上設計出來翼刀【如下圖所示】，強迫氣流只能從前到後流動——但是這樣治標不治本。

所以有人相處了，你與其真的在機翼上加上一個“隔板”，不如讓氣流自己動起來，形成一個虛擬的“隔板”。而鴨翼就可以做到這一點。比如說下圖就是中國的J20飛機，可以看到鴨翼的後面形成了兩道白色的線——這就是空氣被鴨翼激起來的漩渦，起到的作用跟實體的“翼刀”是類似的。

早期飛機的鴨翼結構都是固定在飛機上的，雖然鴨翼帶來了一定的好處，但是也存在操縱性不好的大問題。而隨著現代技術的發展，現代控制技術、飛行控制演算法逐漸成熟，這種結構開始變得越來越可控，而鴨翼的靈活性也逐漸顯現了出來。所以我們可以看到，中國的J10，J20等中中國產飛機都用上了鴨翼結構。

有人說中國飛機的鴨翼很有意思，這種觀點非常正確，研究鴨翼的確非常有意思，比純粹的玩手機有意思幾萬倍，是陶冶情操的有效手段，是人類高階的精神享受。從應用上分析，目前包括民用飛機和軍用飛機的鴨式佈局的討論，其實是非常有趣的，也是永無止境的。鴨翼佈局在戰鬥機上的應用比較常見，其優勢是高空高速效能好。相比之下，常規佈局戰鬥機是因為有了尾翼的重心配平，才使得起降效能更好，但是這並非是高空高速機動能力！

對於民用飛機而言，設定鴨翼的目的，其實也是在於配平起飛時的重心，用來均勻分佈提升飛機起飛重量所需的升力，包括輕型飛機，和一些大型無人機。比如，豪客比奇“星舟”就採用無尾鴨式佈局，儘管飛機的飛行控制系統相對複雜，穩定性不好保證。但是，由水平尾翼移到重心前面，除了在操縱上與普通飛機不同，所需的能源消耗不同，換句話說就是更少，這對講究成本的民用飛機而言，無疑是最頭等的大事。

豪客比奇“星舟”NC-53這類飛機的氣動外形設計可以說比較超前，效能也很突出，但是由於功能受限，訂單比較少，因此產量也不多。但是這不是因為鴨翼造成的，而是因為功能需求造成的，這種型別飛機太少，才造成了認可度一般的情況。但是，我們也不能否認，這種土豪專機型的民機，其設計理念和戰鬥機有巨大的差別！

鴨翼與尾翼的設計差別，其實是戰鬥機擔負作戰任務的不同造成的，任務不同區別就會很大！比如A-10“雷電II”攻擊機，它執行的近距離空中支援任務，打擊地面目標。A-10採用中等厚度大彎度平直下單翼、尾吊雙發、雙垂尾的常規佈局，便於加裝翼下掛架，有利於平尾與兩個垂直尾翼遮蔽發動機排出的火焰與氣流，抑制紅外製導的地空導彈的攻擊。尾吊發動機也簡化了設計，減輕整機重量。兩個垂直尾翼增加了飛行安定性，作戰中即使有一個垂尾遭到破壞，不致使飛機失控。總之，這樣的設計適合低空作戰。

圖注：2架F-22（上）和2架F-35編隊飛行

在空優作戰方面，目前除了F-15和F-22是美軍的專業空優戰鬥機，其他大部分國家已經向多用途戰鬥機發展，而且F-15和F-22空優戰鬥機也在增加對地（面）攻擊能力。鴨翼的高速效能好，盤旋效能也好，綜合性能也更好，無關（至少是關聯度不高）發動機的問題。因此，用與不用鴨翼就是空中機動能力的取捨問題，取與舍都能保證綜合能力。美軍的戰鬥機包括F-22和F-35都不是為高空高速效能設計的，這其中有航程、作戰成本等技術、戰術、戰略因素制約呢，並非單純的技術問題。

波音公司研發的“Phantom射線”無人機

具體到F22與殲20空中機動能力對比，猛禽失去技術優勢，也將參與狗鬥空戰。F-22強調高空高速效能，同時兼顧亞音速盤旋效能，這一點有無鴨翼佈局都能實現。殲20亞音速範圍、中空盤旋效能好，因此就擁有了不錯的狗鬥能力，又隱身打超視距，又能近身肉搏，多好的一架戰鬥機呀。對比F-22，設計之初就沒有狗斗的概念，完全打對非對稱的理念，因此設計成尾翼，強調持續盤旋與高速效能兼顧的常規佈局就完全適合它了。

darpa公佈的HALE-D原理圖

但是，凡事都不是絕對的，美軍發現F-22失去對強大作戰對手的技術優勢之後，已經不再要求F-22透過隱身超視距攻擊能力擊敗對手了，它未來也有可能參加狗鬥式空戰，就像是你2000年代初買的手機再先進，現在買廢品都沒人收了。

美軍甚至都不準備在第6代戰鬥機上壓制誰了，美軍未來空戰平臺的主要發展方向，其實是自治式無人機，也就是空戰機器人。當我看到DRAPA這種觀點的時候，我當時就想，我還老研究鴨翼幹什麼呀？我研究得越多，越顯得我跟不上美軍的節奏。如果不是為了科普，在我的雜誌稿裡是絕對不會出現鴨翼研究這個方向的，全部是最新軍事科技成果。

因為習慣了。

法國達索公司就專注於無尾三角翼，為了與F-16競爭，沒有去選擇後掠翼，主要原因就是研究不夠。

瑞典SAAB也是一招鮮。

成飛殲二十採用鴨式佈局，只能說最熟悉這種佈局。