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殲20鴨翼設計是否利大於弊 真的能追上F22 超越T50嗎?

  • alphaP

  • 04-05

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自從殲20問世,就一直有聲音說,美國的F22,F35和俄羅斯的T50都沒有用鴨翼式布局,為什麼隻有中國殲20採用這個氣動布局?肯定是發動機不行,犧牲隱身性能換取機動性。


殲-20配國產發動機可對抗F-22,「鴨翼」式布局


F-22是當今世界上最強大的戰鬥機之一,配備了AN/APG-77主動相控陣雷達、AIMx紅外空空導彈、AIM-120C/D中程空空導彈、F119-PW-100推力矢量發動機和先進航電系統。F-22具備不需要加力燃燒室的超音速巡航、超視距作戰、高機動性、對雷達與紅外線隱身等特徵。不過,F-22在試驗和訓練中事故不斷,甚至發生過造氧設備故障導致飛行員缺氧昏迷的情況,甚至是座艙蓋打不開還得人工切割開的事故。據公開資料顯示,至今至少已有8架F-22戰鬥機墜毀。

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殲20顯然在以上部分都進行了精心的考慮,比如座艙蓋鍍膜,無附面層隔板的S型進氣道,雷達安放角度,邊緣共角等等等等,所以考慮鴨翼量級的RCS是有必要的,反面教材現階段的T-50,給它插上一對鴨翼估計對整體RCS影響微乎其微。

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第二點從處理角度來講,鴨翼前後緣角度與主翼平行,所以反射峰值角度是跟全機峰值角度一致的,並不會在其它角度出現高峰增加被探測幾率。而通過與主翼一致的降RCS處理方式,以及其較小的尺寸,並不會在火控雷達波長上產生特別顯著的全向反射。


鴨式布局飛機最大的困難在於控製,在同代的戰鬥機中鴨式飛機的飛控水平都是頂尖的。F16水平的飛控拿到殲10或者鷹獅上絕對會產生災難性後果。除非有一個世界頂尖水平的飛控團隊,否則你連讓一架靜不穩定的鴨式飛機四平八穩的飛一圈都做不到。

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隱身的重要一環就是航線規劃避免峰值方向對準探測源,而在峰值角度一閃而過並不會引發敵方鎖定,大部分時候雷達會當作雜波濾掉,因為隻有持續、明顯、有規律的回波才能被判定成目標,比如會造成周期性反射的發動機葉片。

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再加上一般探測手段往往都不與隱身機共面,空中預警往往巡航高度很高,地面雷達又很低,所以大部分時間不管是鴨翼還是尾翼,都是要暴露在雷達視線中的,在前在後很重要嗎?


布置在發動機艙兩側的尾撐上,力矩點在發動機尾噴口以後,相信是梯形機翼帶來的重心前移導致發T50戰鬥機動機布局也必須前移的問題所致,F-22,F-35也是如此。和F-22不同的是,T-50沒有採用F-22種尾翼和機翼形成重疊剪裁的形式,機翼上也沒有過多的控製面。

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俄羅斯T-50戰鬥機採用兩個和F-22極為相似的外傾垂尾,位置布置比較靠前,翼根弦長有接近一半與機翼根部重合,垂尾根部在發動機艙外側,外傾角度大約在27度到29度左右,這樣設計主要是為了大迎角狀態下垂尾的使用效率,在大迎角時邊條產生的渦流帶來的穩定的強氣流會對垂尾形成有利干擾,減小機身屏蔽,使飛機有較好的大迎角飛行的穩定性和可控製性,同樣設計的F-22在迎角達到60度時垂尾仍然能提供有效的穩定和一定的控製響應。

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主要防探測的需求存在於巡航階段,殲20的構型決定了主翼的升降襟副翼有非常高的俯仰控製許可權,通過飛控很容易實現僅靠升降襟副翼對擾動的控製,鴨翼完全可以在巡航中僅作速度配平用,杜絕高頻率的轉動,這對前向隱身來說很重要。

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從這個意義上講,鴨翼甚至有一定優勢,常規布局可不能鎖了平尾隻用襟副翼控製。而在需要高G/高敏捷機動的作戰甚至格鬥情形下,飛機早已進入了雷達/光電的絕對探測距離,換句話說,這時鴨翼轉動時的RCS已經不那麼重要了。


鴨翼要起到增升效果需要依靠兩個原理,一個是近距耦合,另一個是渦流增升。請注意這是兩個原理上完全不同的概念,很多朋友會混為一談。近距耦合實際上是前翼下洗氣流與大翼上表面流場的耦合,因此要求前翼要高於大翼並且儘可能靠近大翼,最好要覆蓋到大翼的上方。這就是陣風和鷹獅的典型設計。渦流增升的作用是吹除附面層分離區域,增強附面層能量,推遲失速的發生。但是在小迎角時鴨翼拉不出足夠強的渦流,而在大迎角時鴨翼一般是負迎角,也拉不出渦流。

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