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  • 1 # fable_cao

    轉自“剪水鸌的部落格”

    被拜鷹兔們奉為圭臬的所謂鴨翼最好放在敵機上的說法源自 F-16 研發過程,針對的是通用動力 772 號方案 (上,乍看之下有幾分 J-10 的味道)。70 年代初高效能戰鬥機剛剛開始利用渦升力現象提高大迎角機動飛行時的升力係數,鴨翼為固定式以規避全動鴨翼與主翼之間的渦流場非線性耦合 (當時無論是空氣動力理論水平還是電傳飛控系統的訊號處理能力皆無力應對這一棘手問題),772 方案的近耦合固定鴨翼俯仰控制權限遠低於 J-10 的全動鴨翼,主要起到固定的渦流發生器作用。相比之下,放寬靜穩定度後的 F-16 採用全動平尾獲得了更大的俯仰控制權限,以邊條翼實現了渦流發生效果,展弦比較大,前緣後掠角相對溫和的梯形翼亞音速誘導阻力小,機動飛行時能量流失較慢,中單翼易於實現翼身融合,獲得減阻減重增升增容的多重收益。理論上 772 的大後掠鴨翼超音速效能更好,但常規佈局方案重量較輕,推重比高,部分抵消了 772 的超音速氣動效能優勢,況且皮托管進氣道在馬赫 1.5 以上情況下總壓恢復急劇下降,772 的高速性優勢實際上無從發揮。本質上 F-16 圍繞高亞音速咬尾格鬥設計,強調中空高亞音速持續轉向率和敏捷性,常規佈局對前者有利,放寬靜定度加力臂較長的全動平尾對後者有利。772 的超音速效能整體而言與 F-16 相當,亞音速瞬時轉向率 (取決於最大升力係數和俯仰控制力矩) 很難佔到上風,亞音速持續轉向率明顯不如 F-16,敏捷性亦因橫滾率較低 (非全動鴨翼控制權限不足,副翼力臂較短) 而無法與 F-16 競爭,空重和複雜性 (源自鴨翼與主翼的相互干擾) 則均高於 F-16,遭到通用設計團隊排斥是理所當然的,但這並不意味著鴨式佈局天然地不如常規佈局,而是反映了時代的侷限。

    薩伯 37 “雷神之錘” 是渦升力嶄露頭角之時設計的鴨式戰鬥機,採用大型固定鴨翼作為渦流發生器以提高短距起降效能,為減少鴨翼下洗流對主翼(非渦)升力特性的影響,將主翼內側切去一刀。

    猶太國的 “幼獅” Kfir 以簡單的小型固定鴨翼作為渦流發生器,改善了其低速效能,該機鴨翼與主翼在垂直投影面上部分重合的設計對後來的 “少獅” Lavi 造成了極為惡劣的影響。

    被眾多軟骨兔認作 J-10 爸爸的 Lavi 打擊戰鬥機,其超近距耦合鴨式後掠翼設計實乃航空史上之奇葩。受到鴨翼下洗流影響,主翼內段區域性有效迎角顯著下降,卻未採取切角 (薩伯 37) 或大幅度向上扭轉 (J-10) 的措施加以補償,大迎角飛行時將出現提供大部分升力的主翼內段尚未失速,安裝著副翼,負責橫滾控制的外翼段即已失速的糟糕情況。此外後緣襟翼和鴨翼的縱向操縱力臂皆偏短,高升力系數大迎角飛行時將難以產生足夠的低頭力矩,一旦失速即無法改出,難怪可用迎角受到嚴厲限制。幸好 Lavi 最終胎死腹中,否則多半成為又一個寡婦製造者,J-10 要是山寨這玩意,那......

    STOVL 構型的 JAST/JSF 在座艙後方配備巨大的升力風扇,如果採用常規構型則將在橫截面積曲線上造成明顯的 “駝峰”,嚴重影響跨/超音速效能。而採用鴨式佈局,將主翼位置向後移動,則可有效解決這一問題。洛馬最終放棄鴨式,迴歸常規路線,主要因素並不是某些人 想象的 “鴨式不隱形”,而是為了實現三軍通用。海軍型 JSF 為滿足低速效能要求,機翼面積顯著高於空軍和陸戰隊型,常規構型能較為便利地實現機翼的放大,這是鴨式佈局無法做到的 (需仔細權衡鴨翼與主翼的大小和相對位置,確定之後即難以變動)。鴨式戰鬥機於是再次與美軍無緣。

    歐洲雙風是迴避矛盾的典型案例。“颱風” 採用高速式鴨翼佈局,超音速機敏性好,依靠較大的推重比和固定渦流發生器保證亞音速機動性。“陣風” 採用高升式鴨翼佈局,亞音速升力係數較為出色但超音速升阻比不好,馬赫 1.6 時的持續轉向率很難超過典型的重三制空戰鬥機。

    J-10 的中耦合鴨翼兼顧俯仰控制和渦流發生,雖然與颱風相比力臂較短,但依靠面積較大, 展向變彎度從而升力係數較高,且處於主翼上洗流場之中,升力效率出色的鴨翼,獲得了頗為出色的超音速俯仰控制權限,並以進氣道斜板 (J-10A) 和鼓包 (J-10B) 的超音速激波升力為鴨翼解除安裝,高速效能絲毫不弱於鴨翼力臂更長,整機推重比更高的“颱風”。較大的鴨翼也確保了中距耦合狀態下足夠強大的渦流發 生與控制能力,鴨翼下洗流對主翼的不利影響透過大幅度展向扭轉主翼 (機翼扭轉很常見,J-10這麼大幅度,加工難度不低的扭轉則頗為罕見),提高內翼段迎 角得以解決,較大型的鴨翼更可透過對渦流場的主動控制,實現偏航操縱。J-10 和“颱風”典型空戰掛載時 (前者為 2 + 2,後者為 4 + 2) 的超音速升阻比很可能不低於 4.0,且與 J-20 類似,高 G 超音速機動時不存在常規佈局戰鬥機以負升力/向量推力壓尾造成的等效推力損失,高速飛行效能 (橫滾率,敏捷性,瞬時及持續轉向率) 皆顯著優於典型三代機。J-10 的超音速飛行效能和亞音速機敏性均非 “側衛” 所能及,在模擬空戰中屢次殺得 “側衛” 丟盔棄甲實非幸至。與 J-10 相比,“側衛” 的唯一優勢在於亞音速持續轉向率更高,如果 J-10 飛行員白痴地與 “側衛” 進行咬尾格鬥,且拒絕發揮 J-10 出色的敏捷性,則 “側衛” 將漂亮地贏得勝利,實戰中發生這種情況的可能性是...零。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 如果在一個團隊裡面的位置可有可無,那是不是意味著該辭職了?