金雕

人无完人鸭翼的功与过

发布时间:2023/5/11 13:47:15   

“飞行者”1号(Flyer1)现在人们津津乐道的飞机鸭翼布局好像运用时间并不是很长,但其实它的历史由来已久,年莱特兄弟(WrightBrothers)制造了世界上第一架飞机“飞行者”1号,升降舵位于机翼前部,被戏称为鸭子,鸭式布局从此诞生!

苏-47金雕(Беркут)最早的时候人们自然而然地认为在机头设置操纵翼面应该很顺利地就能实现飞机的俯仰控制,但试飞发现,鸭翼的偏角与飞机俯仰角有着十分复杂的非线性关系,过大的俯仰力矩容易造成失速,受限于当时的技术条件,鸭式布局并未得到实际运用。

歼-10SY火鸟(Firebird)上世纪50年代人们认识到亚音速和超音速的本质区别:随着飞机速度的增加,翼面的升力中心会逐渐后移,结果就是机头的下沉。常规布局靠平尾产生向下的力矩维持平飞,恶化了飞机的整体升力特性,而鸭翼是依靠向上的力矩,反而优化了升力特性。

Saab-35龙(Draken)“协和”号(Concorde)的成功证明了脱体涡流型(trappedvortex)的可行性,在超音速飞机上采用小展弦比、大后掠角的鸭翼产生的脱体涡可以提高低速飞行时主翼的升力、抑制大迎角时主翼的气流分离延迟失速,这在改造过的萨博-35身上得到了印证。

Saab-37雷(Viggen)年,世界上第一种装有鸭翼(固定式)的战斗机萨博-37研制成功,飞机短距起飞能力和机动性得到很大提高。涡流对鸭翼与机翼的距离远近及两翼面的高度差很敏感,位置不对会导致作用不大,甚至会对主翼面产生有害的气流干扰。

达索阵风(Rafale)鸭翼布局有自身的优势,随着电传操纵技术的出现,鸭翼布局在第三代战斗机种广泛应用,它在飞行中的偏转角度完全由计算机精细控制,解决了过去解决不了的非线性操纵的问题。鸭翼在减少飞机升力中心后移和减少配平阻力等方面优于常规布局。

欧洲台风(EF-)英、德、西、意联合研制德台风、法国阵风、瑞典鹰狮及中国的歼-10、歼-20的鸭翼既是俯仰操纵面,产生耦合升力,又可以当作减速板,在短距起降和超机动性能上占尽优势。此时的鸭式布局飞机在原理和设计上与飞行者1号已有本质的不同。

歼-20火焰獠牙(FireFang)鸭翼在飞行中可能会承载了过多的升力而主翼面升力得不到完全利用,这样会减小飞机的最大起飞重量。另外鸭翼和主翼面在同一平面利于隐身,但涡流的运用又要求鸭翼高于主翼面,所以这是个矛盾点。不管怎样,鸭翼布局已经成为现代超音速飞机的经典布局形式。



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