鸭式布局的演义评说

有一个天才叫巴迪特里希·屈西曼，近代空气动力学的开创者和奠定者，前期服务于纳粹德国，战后被瓜分到英国。

这位牛逼est的人物在1953年写了《空气动力学》，至今是全世界高等教育航空专业的指定教材。

在英国的第一个十年，他领导了后掠翼用于高速飞机的研究，提出屈西曼翼尖，屈西曼整流罩等设计概念，建立了任意展弦比后掠翼载荷计算方法，这个方法仍是现在亚音速后掠翼设计的基础算法之一；第二个十年，研究开创了航空史上第二个使用流型----脱体涡流型，这是直到今天先进战斗机的发展基础；最后十年，屈西曼研究了第三个流型----高超音速流型，创立了乘波机的概念，今天的加莱特和DSI进气道也只是乘波理论中两个较初级的衍生物。

到60年代初，二代战斗机的气动布局设计主要特点仍是保持附着流型以避免和抑制气流分离；但对机动性的追求要求可使用迎角不断加大，分离不可避免。

随着近距耦合固定鸭翼的瑞典SAAB-37战斗机将涡升力的应用实用化，实现了对气流分离的控制和利用，脱体涡流型开始被广泛的应用直到今天。

战斗机对涡升力的应用，主要是依靠气流从涡流发生器（鸭翼，边条）前缘分离出稳定的漩涡，高速旋转的气流提高了机翼表面的负压，漩涡强度随迎角增大而增大，产生很大的涡升力，在升力线斜率上表现出明显的强烈性，非线性。

因此涡升力在带来巨大升力收益的同时，也对战斗机的控制技术提出了同样巨大的挑战。

从对涡升力的应用水平（同时也大致代表了主动控制水平）来看，三代机的气动水平可以划分为三个阶段。

第一个阶段以F-15为典型，这种早期的三代机并没有涡流发生器，没有应用涡升力，静稳定布局，控制增稳；第二个阶段是F-16（真正的第一款三代战斗机）和苏-27，以小边条作为涡流发生器是其共有的特征，并开始放宽静稳定度，模拟电传足以满足控制需求；第三个阶段，一方面是使用大边条的F/-18E/F和我国的FC-1，另一方面是使用可动鸭翼的欧洲台风，阵风，鹰狮和我国的歼-10，这个阶段的战斗机都已经采用高度静不稳定设计，模拟电传已经不能满足需求，数字电传成为标准配置。

总的来说，越大的气动收益，就有越大的控制难度和风险。

在常规布局战斗机中，作为俯仰操纵面的水平尾翼一般处在机尾的位置，在很多型号上为了追求最大的控制力矩，平尾还要延伸到尾喷管以后，一定程度上可以近似的认为气流经过平尾以后便不再对飞机本身造成影响；而鸭式布局中作为俯仰操纵面的鸭翼放置在机翼之前，经过它的气流还要持续的参与进整个机身的流场，尤其是鸭翼还身兼涡流发生器的作用，鸭翼状态改变直接导致机翼上方涡流体系的变化，因此鸭翼偏转对整机的影响远比平尾来的复杂而剧烈。

常规布局并非对涡流发生器兼具气动操纵能力的优势没有认识，比如像可动鸭翼靠拢的可动边条技术，但是因为效能和代价的问题并没有实用化。

更为复杂而剧烈的影响，就意味着更大的潜力。

全动鸭翼的鸭式布局战斗机在气动理论上和主动控制水平上的需求远高于常规布局，包括三代后期的大边条常规布局。

这也是该类飞机普遍出现晚，飞行性能好的一个原因；一度有人把使用全动鸭翼的鸭式布局称为三代半布局，如果仅仅从气动和主动控制技术看，这个说法不无道理。

鸭式布局的缺陷。

F-16总师诙谐尖刻，屡有戏言，诸如最好的鸭翼是长在别人飞机上的，F35机动性蠢的像条狗。

鸭翼一语的原意是评论鸭式布局难于设计和控制，尤其在鸭翼的涡流增升效果和操纵/配平间难以协调处理，有所不慎就要出大问题，只要有足够的推力，何必为了气动收益付出那么大风险和代价，吃饱撑了个操的？事实上这也是典型的美国式态度，美国人是世界上最不愁飞机发动机推力不够的家伙了，所以搞F-15的时候手头先进技术一堆，却仅仅靠低翼载荷和高推力把机动性提了上去，连前缘机动襟翼都免了，饶是如此，粗壮的F-15极限速度仍然高达M2.5。

再以F-16为例，它有个用于出口的低推力型号，使用J79涡喷发动机的，在气动等其它方面不变的情况下，机动性惨不忍睹。

这就是美国这样的狗大户完全不顾及别人自尊心的做法，飞行性能围绕的重点是足够的发动机推力，气动上满足要求就行（当然美帝狗大户的气动设计即便是得过且过，也未必就是别人能赶上的）；而在气动上斤斤计较，必欲挖出每一点潜力而后快的，自然是一些发动机不行的国家。

美帝牛逼，不服不行。

鸭式布局战斗机设计中由鸭翼所带来的机翼最大升力系数
增幅可以通过鸭翼力臂（鸭翼25％均弦长处至机翼25％均弦长处的距离）和机翼平均气动弦长的比值来判断，比值越大增幅越小。

看官们可以粗略将鸭翼和机翼的关系看作，靠的近就是着重涡流增升，离的远就是着重操纵/配平。

举2个协调不成功的实例，一个是无药可救的，一个是浪子回头的，一个叫腊味（LAVI），一个叫鹰狮。

以色列的腊味（LAVI）：狮的气动，古怪幼稚，非常失败。

狮有2个放眼全世界战斗机独一无二的特点，第一是为了追求高涡流增升效果，机翼前沿延伸到鸭翼下方投影的中间，第二狮的机翼是后掠翼；这个组合的结果是一方面鸭翼的操纵/配平存在巨大的问题，另一方面由于机翼后缘的10°后掠，存在严重的俯仰力矩上仰问题，整个飞机的较大迎角的配平能力和操纵性以及跨音速区域机动性上存在严重的缺陷，是直接导致项目仅试飞80多次便宣告流产的关键原因之一。

瑞典的鹰狮：JAS-39在早期的方案设计中曾经有过腹部进气方案，但是考虑到6.5吨左右级别空重的轻型机腹部进气道离地面过近和要求具备公路起降能力的设计指标，最终改为两侧进气；由于吨位过小，在机翼要具备一定安装角，而鸭翼又必须安置在机翼之前并高于机翼的情况下，鸭翼和机翼之间的位置关系由于空间狭小而非常局促不好处理。

鹰狮在前期操纵性存在非常严重的问题，连安全起降都是问题，还发生过高速滑行时侧翻折断起落架的事故；这和气动设计上的掣肘是分不开的。

最后，精通飞机主动控制技术的美国人出手了，精心修改了鹰狮的电传软件，成就了鹰狮如今“小国精品”的美名。

鸭式布局战斗机还存在另一个在三代上不算很明显的缺陷，就是在第三代战斗机设计中出于主动控制技术水平的原因，无法实现鸭翼和机翼的水平安置。

鸭翼和机翼水平安置并不会导致涡流增升效果会有较明显的减弱，但会产生严重的控制率非线性问题；这种局面直接导致了没有使用升力体设计的三代鸭式布局战斗机存在（虽然都或多或少使用了翼身融合），而升力体设计对于追求更高升力指标的四代战斗机来说几乎是不可或缺的一个重要手段。

正是由于在涡流增升和操纵/配平上的设计困难和升力体鸭式布局存在着的巨大风险，美帝放弃了F22的鸭式布局候选方案；而F35放弃鸭式布局候选方案还有一条很重要的理由，F35有多个亚型号需要调整不同的机翼面积和形状参数，而鸭翼和机翼存在气动耦合关系的鸭式布局方案在这种调整上的困难和风险明显比常规布局大。

值得特别说明的是，所谓鸭式布局不利于隐身的缺陷只是一个伪命题罢了，实际上并不存在。

以最近的例子来说，美帝的JASF全尺寸鸭式布局模型的RCS 测试结果是并不比F35现在正式选用的常规布局方案有什么差别。

引用一下砖头语录：“鸭式的隐身设计原则和常规布局的没有太大区别，一般来说不管是常规布局还是鸭式布局，他们的可动翼面都是按照巡航状态来处理隐身状态的，机动的时候基本不考虑或者只是做一定手段控制，但不限制指标。

鸭式布局和常规布局设计的差别主要在于前向因为前翼的存在比常规布局多一个散射区，但集中辐射的原则还是不变的，前翼的前后缘平行，前翼本身可以采用效率比较高的结构性隐身，辐射的主要难点在于翼根部的机身部分，这和常规布局的前缘襟翼根部的难点一样，处理方式也基本一样，这方面正常布局和鸭式布局的rcs差别要到0.001以后才会体现出明显的区别，前翼的存在较为复杂的是因为它们的尺寸比较小，对于一些中长波雷达外型隐身效果不佳，基本需要采用特定波段的窄带吸收和专用涂层的配合才有比较好的效果，同样的问题在常规布局上也有，他们在一些很少的特定角度上会因为机翼的屏蔽而占据优势。

综合而言，鸭式布局因为机翼面积大，机翼根弦长，占位多，隐身效果更好，垂尾机翼前翼分布合理，干涉少，综合周向隐身比常规布局略有优势，但因为前翼的存在，前向隐身需要花费较大的精力和更复杂的处理方案，总体上来说鸭式布局和常规布局并没有什么本质上的区别，隐身和气动综合的难度差不多。

”鸭式布局的缺点说的差不多了，该说说各国的鸭式布局战斗机都是怎么来克服涡流增升和操纵/配平的协调难题的。

首先是尽量采用合适的布局形式，给予调整的空间。

鸭翼放置在机头，腹部进气下单翼的方案是最常见的手法，这种布局天然的提供了鸭翼与机翼耦合关系最大的调整空间，所以5种鸭式布局战斗机就有3种是选用此布局。

鹰狮的选择在上面已经说过了，真正在布局上别
出心裁的只有法国的阵风。

台风战斗机，台风的外形和气动设计思路很好的体现了英国人缺乏美学教养的野蛮粗暴的设计作风，凡是英国人的设计，就没有几个看上去不丑的；否则达索总裁也不会挖苦英国人说看起来漂亮的飞机才是好飞机。

台风在涡流增升和操纵/配平上采取了分工合作的办法，2个大的可动鸭翼放置在远端获得较好的操纵/配平效果，而鸭翼和机翼中间则加装2个小的短直固定气动面充当涡流发生器，对弱化的涡流增升效果进行弥补；一定程度上可以认为是2个可动鸭翼加2个固定鸭翼的组合。

严格的说远距耦合这个说法并不严谨，它只是近距耦合中设计取舍的一个极端化特例，和狮正好做法相反；在宋老的论文里也是将台风归类于近距耦合类型的（敢说对鸭式布局理解比宋老更深刻的人只怕不多，本菜鸟不学无术，这里只好扯宋老做靠山了）。

阵风战斗机，阵风的整体气动外形是现有鸭式布局战斗机中最简洁最漂亮的。

法国人在主动控制技术上的思路比英国人聪明的多，阵风的两个鸭翼在大多数时候都是充当涡流发生器的用途，对操纵/配平参与不多不深，飞机主要是继承幻影2000的无尾三角翼布局的控制方式。

鹰狮战斗机，有困难，找美帝！美帝大能，美帝牛逼！歼-10战斗机，恶棍的鸭翼设计既不像狮和台风那样偏重一方，也不像阵风那样巧妙的绕过难题，更没有机会找美帝帮忙，而是极为彪悍的选择了硬抗通吃。

恶棍的鸭翼面积是最大的，而且是独一无二的采用了沿展向变弯度、非对称翼型的正升力鸭翼设计，这种设计在明显提高升力系数的同时，也极大的增加了涡流流场协调和飞控软件的设计难度。

在鸭式战斗机通常用后掠角和展弦比的机翼平面形状设计下，鸭翼作为涡流发生器能产生自身相对面积3~4倍的相对最大升力系数增量，再加上大面积鸭翼自身提供的正升力，诸位看官应该能明白珠海航展上恶棍何以推比不高却能做出非常出色的起飞加速爬升了。

恶棍的操纵/配平难题完全是在追求最大升力性能的情况下由精心协调鸭翼、机翼之间的气动关系和对飞控完善的深入调整来解决；这是一种非常冒险的赌博行为，当然也可是说是对鸭式布局吃的很透的结果。

成王败寇啊成王败寇，611的这个设计最终非常成功，机动性敏捷性，操纵性稳定性，高升力系数，各方面该占的好处都占到了，要避免的缺陷也都避免了。

当然，台风战斗机的选择中还隐含着另一个因素，就是它的推力条件是现有鸭式布局战斗机中最好的，有足够大的推力达到高速指标，所以它可以通过高推力低翼载（低翼载大机翼面积同时能带来良好的挂载能力）实现良好的机动性，而升力系数指标的降低可以有效减小气动的设计难度和风险，台风可以说是鸭式布局中的F-15。

当年总有人开口闭口云台风气动设计多么先进，其实台风是现在四款鸭式布局战斗机中气动收益最小的机型，无他，围绕高推力展开的设计而已；如果将台风的整机推比减到和其它鸭式布局战斗机一样的水准......看官们能想象用两台J79发动机的F15会是什么样的机动性吗？。