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隨著渦扇-15成熟和矢量技術的成功,殲-20會取消鴨翼?

殲-20的出現使我國的戰鬥機水平達到了世界最高水平,其鴨式升力體布局也多為世人稱道。然而,在享受眾多讚譽的同時,鴨翼也飽受各方的指責:破壞隱身、增加結構重量、是推力不足下的無奈選擇等等。隨著我國渦扇-15發動機的成熟和矢量技術在殲-10戰機上的成功應用,很多人覺得殲-20深度改進型會取消鴨翼。今天我們來看看這種靠著漫畫家的四維設計戰機的想法有多荒謬。

首先我們先來說一下一款戰機的設計過程。一款戰機的設計是由使用單位(軍方)提出性能指標開始的。當戰機的性能指標下達之後,設計單位會根據這些性能指標大致估算出戰機大致的重量、機翼面積、最大升力係數、發動機推力等一系列關鍵數據。這一步的性能估算完成之後,就要向各系統單位下發各系統的設計指標。

到了這一步,最緊迫的任務就是確定戰機的氣動外形。戰機的氣動設計可不是靠藝術家所謂的漂亮準則進行設計的,更多的是依據空氣動力學原理和上萬次的風洞試驗優化迭代出來的結果。也就是說,一款戰機氣動設計一旦確定,基本上不會出現太大的改動。大家應該知道美國20世界50年代設計的B-52轟炸機都已經用60多年了,改進了無數次,氣動外形也沒有太大的變化。

那些認為大推力發動機和矢量技術可以替代鴨翼的人不知道是怎麼想的。首先我們先來看看殲-20鴨翼的主要作用:增加升力、提供俯仰配平力矩和提高機動性。下面我們來分別討論這些作用可不可以被發動機和推力矢量替代。

首先是增加升力問題。戰機的升力是和飛行速度的平方成正比的,這樣看來,依靠大推力發動機提高飛行速度從而提高升力也沒有什麼問題。但是,飛機的飛行阻力同樣是和飛行速度的平方成正比的。這樣就形成了一個怪圈,要增加升力就要提高速速,提高速度帶來阻力的增加,阻力增加需要更大的推力。這樣下去,發動機的推力似乎永遠都不會達到要求。

提高機翼面積也是提高戰機升力的有效方法之一,美國F-18E/F改進型就增大25%的機翼面積。但是,F-18E/F戰機正是增大了這25%的機翼面積,造成了改進工作困難重重,美國國防部長甚至一度威脅要停止撥款。戰機機翼面積增加最直觀的影響是飛機的結構重量增加,這對於為降低每一克結構重量而努力的飛機設計原則是背道而馳的。

我們再說俯仰配平問題。鴨翼可以提供向上的抬頭力矩,從而保持戰機的飛行穩定。如果取消鴨翼的話戰機的俯仰配平靠什麼來完成?有人說可以考升降舵。沒錯,升降舵是可以提供俯仰配平力矩,但是,升降舵在提供向上抬頭俯仰力矩的時候,是降低飛行升力的。這一點是大多數飛機設計師難以接受的。

另一種途徑是靠矢量發動機提供俯仰配平力矩。是的,矢量發動機在提供向上抬頭俯仰力矩的同時也增加了向上的升力,和鴨翼的作用效果相同。但是,不要忘記了矢量發動機的使用壽命問題。一般而言,俄羅斯的發動機壽命要在3000小時以上,而矢量噴口的壽命則只有200小時的使用壽命。因此,矢量噴口只有在最關進的時刻才會動用。你讓只有這點使用壽命的矢量噴口用於時刻需要作用的戰機配平,不知道會有多少人要跳出來打死你。

對於提高機動能力這一點沒什麼說的,大推力發動機和適量技術肯定是可以提高戰機的機動能力的,這一點毋庸置疑。但是,想要大推力發動機和矢量技術完全取代殲-20的鴨翼是絕對不現實的。如果殲-20真的取消了鴨翼,其設計工作量絕對不亞於重新設計了一款戰機。

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