殲20等四代機的氣動實力是如何拉出一手漂亮好渦的

自戰鬥機引入渦流升力設計概念以來，在三代機得到廣泛運用。其中兩大典型設計一個是採用邊條翼常規布局，另外一個是採用鴨式布局。都獲得良好的升力特性，最大升力係數在1.6左右。而四代戰鬥機對最大升力係數的要求更高，但又要保持隱身性能中美俄三國都根據自身情況設計了不同氣動布局。下面圖片展示數款四代機的渦流升力設計特點。 F22作為四代機開山鼻祖引入了四代機設計4S概念，在追求高機動的情況下又強調隱身特性。

F22在採用常規氣動布局並沒有引入傳統的邊條翼，而是採用"三段式"渦流升力設計。所謂的三段式指的是機頭的棱邊、進氣道口上表面前緣、進氣道與主翼之間表面上緣窄邊條，實際上是三組渦流發生器複合使用其效果與傳統的邊條翼相當或更為強烈，在保持了隱身性能情況下又獲得了不亞於傳統邊條翼的升力係數。

F22在採用常規氣動布局並沒有引入傳統的邊條翼，而是採用"三段式"渦流升力設計。所謂的三段式指的是機頭的棱邊、進氣道口上表面前緣、進氣道與主翼之間表面上緣窄邊條，實際上是三組渦流發生器複合使用其效果與傳統的邊條翼相當或更為強烈，在保持了隱身性能情況下又獲得了不亞於傳統邊條翼的升力係數。

此外由於當時美國能設計產出的獨霸天下F119推力失量發動機提供強勁動力，這也是F22沒有過於追求複雜的氣動布局的一個重要原因。下面這張F35拉渦圖，其渦流升力設計概念與F22源出一系。

俄羅斯首款四代機T50採用常規氣動布局也是沒有引入傳統的邊條翼，採用的是可動邊條加蝶形主翼複合渦流升力設計。其設計亮點是可動邊條在產生可控渦升力上和鴨翼相當大於傳統邊條翼，加上與雙三角翼的渦複合使用從而獲得較高的增升係數。T50可動邊條與前緣機身處接觸部位開口且成大角度夾角並沒有做隱身修形處理這也是被人詬病的一處。

壓軸出場的是我國的殲20由於我國發動機工業水平不如美俄兩國這也使得我國四代戰鬥機在氣動布局上走了獨闢蹊徑道路。殲20的氣動設計思路源自於宋老的《一種小展弦比高升力飛機的氣動布局研究》論文，文中提到「未來戰鬥機對最大升力係數的要求更高，再加上使用雙垂尾會損失最大升力特性，因此必須把最大升力係數提高到一個更高的水平。下面是《一種小展弦比高升力飛機的氣動布局研究》論文中邊條翼鴨翼鴨邊條翼鴨翼布局風洞實驗數據。

殲20的原型機和量產型機在氣動布局渦流升力設計上相對殲20驗證機也有顯著改進，在《一種小展弦比高升力飛機的氣動布局研究》論文里提到由於四代機「強調隱身特性，未來戰鬥機機頭剖面可能採用楔形或者扁的具有尖銳側緣的盔形。這類剖面形狀的機頭具有較小的側投影面積，且可以在固定位置產生穩定的脫體渦，對大迎角下的偏航穩定性是有利的。

從另一個角度看，機頭渦也可以產生非線性升力，從而導致非線性的抬頭力矩。強烈的機頭渦還可以與鴨翼渦 產生干擾作用，降低鴨翼的增升效率。因此，機頭剖面形狀的選取應當充分考慮到隱身、偏航穩定性、俯仰力矩特性和升力特性的要求，權衡折衷，求得最佳綜合效果。上圖為殲20量產型拉渦

個人認為殲20驗證機氣動布局上是捨棄了機頭脫體渦，主要是考慮到機頭渦產生的非線性升力。但在殲20量產型機中經過機頭修形，個人估計可能是根據風洞實驗結果，通過機頭修形引入了線性區機頭渦達到更好的升力係數。此外殲20量產型的前邊條、進氣道和哥特式邊條也通過修形改為前極窄邊條、進氣道上緣下傾大約15°左右和斜直邊條。

這些設計修改個人理解為主要是當殲20機身迎角超過一定°數時讓機頭渦與前邊條渦複合流到脊背、斜直邊條渦與主翼的前端襟翼渦複合、鴨翼渦被邊條渦的氣流內推向內機身，總體來說主要是加強渦系複合。此圖殲20驗證機與量產型進氣道上緣對比，驗證機氣道上緣是平行的。

可以看見殲20迎角15°後的渦流升力會明顯幅度增長而在小迎角的時候採用控制渦系複雜程度渦流升力設計。總體來說在殲20量產型在渦流升力設計上較殲20驗證機有明顯進步，此外哥特式邊條改為斜直邊條、前邊條改為極窄邊條也是考慮隱身特性的原因。上圖殲20量產型進氣道上緣下傾大約15°左右。文：glowing

TAG:空軍世界 |

※昂貴的B-2不符合空氣動力學？它壞掉一台發動機的代價有多大？
※昂貴的B-2不符合空氣動力學？壞掉一台發動機的代價有多大？
※被稱為「幽靈」的B-2不符合空氣動力學? 但它的隱身能力卻是數一數二的！
※為何殲20的氣動性能比F-22優秀？其實差距就剩發動機了
※翼尖划出氣流:殲20試飛玩出空中橫滾帥氣動作
※漢和：中國至少擁有兩種不同氣動外形的六代機
※小松鼠做了一個霸氣動作，引發了一場PS惡搞熱潮
※攝影：這種不符合空氣動力原理的戰機，竟然也能飛起來
※氣動扳手常規問題：氣動扳手沒勁是什麼原因？
※光頭的進化史，超人氣動漫教你如何「脫穎而出」：《一拳超人》
※「變態」出沒，請注意！據說每部高人氣動漫里都有一個「變態」！
※最美二十四節氣動圖，帶來一年好心情
※堪稱空氣動力學的一個奇蹟，圖說戰機的DSI進氣口
※最帥氣動畫女性角色排行！你心中的第一是不是她
※像馬思純一樣，長發短髮自由切換，靈氣動人
※寒冷的天氣動搖了你運動的心？加熱運動上衣讓你不再寒冷
※聲稱中國六代機研發太迅猛，欲謀絕對優勢，美借用量子網路，推出顛覆傳統視角和空氣動力學原理六代機
※選購到適合自己的氣動噴漆槍非常重要
※那些死掉的人氣動漫反派，有著強大的實力卻逃不過劇情殺，讓人恨不起來