不是所有带“鸭翼”的飞机都是“鸭式”气动布局

气动布局是设计飞行器时需要考虑的重要环节。常见的气动布局有常规气动布局,鸭式气动布局,三翼面气动布局等。对于咱们中国的军迷来说,其中最熟悉应该不是常规气动布局,而是鸭式气动布局。毕竟我国空军装备的歼10和歼20都采用了鸭式布局。
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珠海航展上正在进行超机动展示的我国歼10B矢量推力验证机
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歼20是世界上现役唯一一款使用鸭式气动布局的第五代战斗机(陈肖/摄)
很多小伙伴区别鸭式气动布局和常规气动布局的方法就是看飞机前部有没有鸭翼。这的确是鸭式气动布局很重要的一个鉴别方法然而并不是所有带鸭翼的飞机都采用了该型气动布局。首先让我们来了解一下什么是鸭式气动布局。
什么是鸭式气动布局?
在说鸭式布局之前,首先我们来看一下常规气动布局的特点——水平尾翼和垂直尾翼在机翼后面,中规中矩。
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美军现役的主力三代机F-15就是典型的常规布局战斗机
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俄罗斯“勇士”飞行表演队的苏-27,采用的也是典型的常规布局。
然而鸭式气动布局则是把常规布局位于机翼后方的水平尾翼移到了机翼的前方,也就是说鸭式气动布局是没有水平尾翼的(敲黑板划重点)。
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法国的“阵风”欧洲的“台风”瑞典的“鹰狮”战斗机并称“欧洲三雄”他们无一例外都采用了鸭式布局。
好好的飞机为什么要把水平尾翼前移?
采用鸭式布局的战斗机
和常规布局的战斗机相比
有哪些优势呢?
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莱特兄弟的飞行者一号和我国的冯如一号都采用了鸭式布局
鸭式布局,是一种十分适合于超声速空战的气动布局。很久以前就有设计师发现如果将水平尾翼移到主翼之前的机头两侧,就可以用较小的翼面来达到同样的操纵效能,而且前翼和机翼可以同时产生升力,而水平尾翼在平衡力矩的时候则会产生负升力。在大迎角状态下,鸭翼只需要减少产生升力即可产生低头力矩,从而有效保证大迎角下抑制过度抬头的可控性。简而言之就是使用该型布局可以提高飞机在大迎角状态下的升阻比,节省发动机推力。但是他的缺点就是不稳定,需要严苛的飞控系统来支持。
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然而不是所有带有鸭翼的飞机都采用了鸭式布局。那么既有水平尾翼也有“鸭翼”的飞机是什么气动布局呢?
三翼面气动布局
三翼面气动布局,顾名思义。我们知道常规气动布局的飞机有机翼和水平尾翼俩个翼面,而所谓的三翼面气动布局就是在此基础上加了一副“前置翼”。有三个翼面,“三翼面”气动布局因此得名。
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印度空军装备的苏-30MKI,不仅采用了三翼面气动布局,还装备了矢量推力发动机,然而这是当年苏霍伊设计局在苏-27SM原型机基础上改进的,性能非常不稳定。这也是为什么后来苏-35S没有采用三翼面布局的原因,看看印度空军摔得多惨就知道了。
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俄罗斯装备的苏-35S战斗机由于采用了先进的电传操控系统甚至取消了机背的减速板,装备了AL-41F矢量推力发动机,机动性十分惊艳。
该型气动布局可以说融合了鸭式气动布局和常规气动布局的优点。通过大量计算分析表明, 增加一个前翼, 可保证大迎角有足够的低头恢复力矩, 改善大迎角特性, 提高最大升力。风洞试验也表明, 二翼面时 , 操纵俯仰平衡的平尾可为负升力, 而三翼面时 , 前翼与平尾都可以产生正升力。在同样升力下 , 三翼面飞机迎角较小 , 气动阻力就小 , 升阻比提高 。前翼使气动平衡消耗变小, 由于前翼脱体涡的有利干扰作用使主翼升力加大, 使襟翼气动效率比无前翼时提高。(该处文字来源:邱菊,三翼面飞机与直接力控制,《飞机设计》, 2005(4):7-10)
另外,三翼面气动布局也同样可以提高飞机在大迎角状态下的机动性能,受于篇幅所限,在此就不多加赘述。
最重要的一点,三翼面气动外形可以提高飞机的起降能力,增强它的可靠性。起飞阶段前置翼可以提高升力(注意,三翼面飞机的前置翼虽然和鸭翼很像,但是作用还是有区别的,个人认为不能将三翼面飞机的前置翼叫做鸭翼)。在降落阶段,前置翼还可以充当减速板的功能。在飞机遇到强扰动气流时,三个翼面均可以产生抗转阻尼,使气动扰流衰减,可靠性得以提升。这就是为什么俄罗斯的苏-33和我国的歼-15舰载机无一例外都采用了三翼面气动布局。
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正在降落的歼-15“飞鲨”舰载机
最后给大家抛出一个小问题:
下面这架飞机采用了什么气动布局
你知道它的型号吗?
欢迎大家积极留言!
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风上风云|云端故事
望您读后可以顺手点亮""在看"!