另類猛禽!!!----殲20之秘3

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    四中俄：沒有樂趣的道路



    在1996年，中國611所研究人員一定是眉頭緊鎖，問題已經很明確了，只要隱身材料和塗料過關，



    新殲採用鴨式是完全可以達到隱身的。但是4代戰鬥機並非只是隱身的！而是對飛行有著巨大的追求的！



    是該羅列這些問題和解決問題的方法的時候了。



    鴨式布局好處是：



    1 鴨式布局可以比常規布局有更強的前翼渦升力，這可以讓主翼面積可以縮小，達到常規布局用大面積主翼才能達到的良好升阻比，（因為有前鴨翼作為渦流發生器），這一點用相對推比小的發動機能夠達到更好的升力，以及相似甚至更好亞音速性能。



    2 鴨式布局可以更好地放寬靜不穩定，這並不意味著比常規布局更機動，但是意味著更好的敏捷性和設計對機動更寬的兀余度。



    問題：



    1配平，升阻比和渦升力控制前兩者決定超巡和超音速機動，後者決定亞音速機動和升力，但是在鴨式飛機上，它們是嚴重矛盾的！而4代戰鬥機，它恰恰要求這兩者都要拔尖！



    2 飛控要求更加複雜，4代機對於3代來說，更上一步：由於隱形的需要，外形幾乎要求一體，第4代隱身機體幾乎就是違反空氣動力學的！S型進氣道，內武器格艙這就要求飛控的變態，而鴨式？那就是變態加難！



    很難說當宋總那篇著名的論文出來前，技術人員理清了頭緒，但是，他們一定是有初步的想法的，611所的技術人員，鐵了心要上鴨翼的。因為他們是有一系列型號作為基礎的！對於配平和渦升力的矛盾，他們是思路的。



    在闡述之前，讓我們先跑一下題，看一下俄國人的道路。



    蘇-27，以小邊條作為渦流發生器是其共有的特徵，並開始放寬靜穩定度，模擬電傳足以滿足控制需求；它是蘇聯時代最後的絕響，然後，紅色帝國消失了。



    對於老毛子的設計人員來說，他們的5代項目一下落入沒有資金和人員流失的困境，武器研製不能脫離國運的走向，無論是米格，蘇霍夷，都落入工程師要自己種菜的地步，俄國的4代項目停滯了。



    蘇霍夷是幸運的，中國，印度大批的定單無疑養活了自己，但是對於下一代飛機，很難得到蘇聯時代全國支援的地步。在窮困潦倒之下，蘇霍夷和米高楊於1997年先後公開了S37和1.42技術，以求國家投資，同時，蘇霍夷還推出蘇54型單發蘇27項目，還存在一個類似JAS39的單發鴨項目，他們看不到俄國的未來，拿低技術的輕型項目號稱下一代，來希望窮困的國家來定貨，從外型就可以看出：它們離隱身超巡十萬八千里。



    在蘇聯時代的改進SU27的SU35項目登場了，它採用三翼面格局，更好地加強亞音速機動性和升力，在 2005年，改進SU35又出現了，它又取消了鴨翼。但是，基礎已經打下了！



    經過一翻折騰，蘇霍夷終於取得了國家支持，並找到了印度這樣的取款機作為保障，蘇霍夷已經沒有



    時間和能力再創新了，時間拖延，印度很可能會變卦，美國正暗送秋波。但是他們還是可以在蘇27布局基礎上發展一架4代機的！



    老毛子的4代面臨一樣的難題：隱身，超巡，機動，怎麼解決？



    可以看到，俄國首先把超巡放在首位，主翼比F22有更大的后掠，主翼面積更小，載荷更高，進氣道略帶下方的彎曲，但是近乎直通，可以從前方看到發動機葉片！



    好了，這樣可以解決發動機不足的問題了，但是機動性比F22差很多，老毛子畢竟有氣動外形的功底，他用兩個補償：

    一全動V尾，較小面積的全動V垂尾，輔以放寬偏航靜穩定的設計。



    二重拾三翼面設計！



這副下視圖很好地展示了思路，雙發動機之間的巨大凹腔是



翼身融合體和翼下雙發組成的寬大的升力體，可以說是SU27思路的延續，隱身效果不好，但可動邊條的處理很有意思



    「有意思的是 T-50 的大邊條。大邊條不僅產生渦升力，還有利於為翼下進氣口提供預壓縮，減小大迎角下進氣道的氣流紊亂，改善發動機的工作條件。蘇-27 也採用大邊條，但蘇-27 的邊條設計還比較保守，就是簡單弧線過渡。F-18E 採用飽滿的所謂哥特式大邊條，效果更好，但設計要求也更高，否則容易弄巧成拙。在俄羅斯對邊條的深入研究和豐富經驗支持下，T-50 採用了更大膽的梯形邊條，和進氣口、機翼的設計融為一體。更有意思的是，邊條前半是可動的，不僅產生更強的渦升力，還可以通過可動的邊條前緣控制渦升力的位置，適合不同飛行狀態的需要。應該指出，可動的邊條前緣和鴨翼還是有差距的。鴨翼有兩大作用，1、產生渦升力；2、產生配平力矩。可動邊條在產生可控渦升力上和鴨翼相當，但不足以產生配平力矩。鴨翼也是機翼，鴨翼靠產生升力來產生控制力矩，但機翼產生升力的前提是氣流的連續性。流經邊條上表面的氣流要到機尾才能和流經對應的下表面的氣流匯合，破壞氣流連續性的因素太多了，所以可動邊條無法充當配平用的鴨翼，也和前緣襟翼改變機翼彎度的機制有本質的不同。另一方面，T-50 的大型進氣口可能是固定的，可動邊條或許還能充當調節進氣激波位置的作用。



    蘇-27 最大的設計特色是由翼身融合體和翼下雙發組成的寬大的升力體，雙發之間的隧道在大迎角飛行時兜住迎面氣流，兩側的發動機艙好比巨型翼刀，平坦的機腹和水滴形的背脊組成巨型機翼，產生的升力可以高達總升力的 40%，輔佐本來已經很大的機翼，使實際翼載進一步降低，極大地提高了機動性。T-50 為了機內武器艙的空間，部分填補了隧道的空間，但還是有一個較淺的隧道存在，保留了升力體的作用。



    部分填平的隧道和左右分得很開的雙發使得機尾的處理比較棘手，蘇-27 採用一個巨大的尾錐，T-50 的尾錐進一步增大，或許作為額外的機內油箱，或許容納後向的探測和電子對抗設備，增加 T-50 的全向狀態感知能力或自衛電子對抗能力。「（晨楓）



    引用晨楓大官人的話后，本人來說吧：F22增加兩個渦流發生器，一個是菱形機頭渦，一個是邊條發生器，而T50由於在主翼翼面積以及後掠角為超級巡做出更多的讓步，它於是增加了一個前部可動邊條渦流發生器，可動邊條在產生可控渦升力上和鴨翼相當，但不足以產生配平力矩。可以說T50戰鬥機巧妙地迴避了弱點，增加了補償。



    它嚴格意義上說還不是三翼面戰鬥機，前部可動邊條雖然沒有配平功能，但是很好地避免了三翼面的缺陷，但是升力體設計和超巡對隱身的犧牲太大了！

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這副圖展示了T50的進氣道的向上彎曲，但是依然能看到發動機葉片，依然不如F22,和殲20隱身理想，好處是推力損失小

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注意右上方的T50,全動邊條可以差動，類似假鴨翼，此設計有趣的是全動邊條下翻時遮擋了發動機進氣道！隱身上它們之間的雷達波反射不說，在飛行中調節進氣激波位置的作用如何進行，飛控如何調整實在令人感興趣。可能如此翻轉在於滑跑時對於進氣道完全遮擋以免吸入雜物，這是蘇27和米格29的思想延續，大量圖片表明，T50在飛行中全動邊條翻轉幅度很小。那麼它的假鴨翼作用不是很大，如果飛行中這麼翻轉，飛機絕對會熄火的。



    五 1998，迎難而上！



    1996年後對於中國611的設計人員，5代機的設計有初步的想法應該是有把握的。因為他們已經在干一件冒險的事了！1998年，「惡棍」殲10首飛，它對殲20的意義，遠比一般人想象的大！



    在1960年代末，中國在「抬式」布局開始了殲9項目，中國在1960年代就開始希望能夠領先世界，非常規的「抬式」布局—即鴨式布局已經開始大量的研究。當殲10在2005年公布后，無數的人都在拿它跟獅式飛機做文章，但是殲10真的那麼簡單嗎？



    先從殲9項目說起：



    殲9項目，可以說它是鴨式的殲8-2，公開資料如下：



    601所對四種機翼平面形狀方案均做出了模型，進行了風洞實驗。其中主要是考慮採用后掠翼還是三角翼，后掠翼和三角翼都是採用前緣后掠的方法來增加機翼的臨界馬赫數。但是如果超音速飛行增加到馬赫數為2.0 時，要採用亞音速后掠翼方案就必須使前緣後掠角大於 60 度，但前緣後掠角過大，翼根結構受力就會惡化，將增加結構重量；另外，低速時空氣動力特性也將惡化，升力下降，阻力增加。故採用大后掠翼很不利，而三角翼則比較適用，不但具有后掠翼所具有的優點，而且比較長的翼根弦長保證了根部結構受力狀況，減輕結構重量，而且還有助於保證飛機的縱向飛行穩定性。所以六零一所淘汰了前三個方案，又把三角翼的前緣後掠角改為 55 度，稱為殲9IV 方案。這是一種正常布局形式的三角翼方案，起動外形上除機頭改為兩側進氣外，其餘均與殲7，殲8 相同，類似於超7 的早期型，也就是殲7CP。



    殲9項目，重點要求超音速，兼顧良好亞音速性能，前鴨翼的設計是遠沒有現在成熟，更別提差動了，但是依然失敗了，僅僅布局是靜不穩定的，仍是嚴重超過中國乃至當時世界的氣動控制水平的。殲9項目，在1970年代末下馬了，但是它經過反反覆復地修改，601 所為鴨式布局已經打下基礎了！



    我們今日在誇獎611同時，不能忘記601的貢獻



    另一個不能不提到的就是LAVI。



    以色列在1980年代開始了獅式戰鬥機項目，LAVI被某些人硬說成殲10的養父，它的設計是帶著極大的以色列色彩的。



    以色列國土小，他們對超音速攔截是極其不重視的，在1981年貝卡谷地空戰更加強了以國的思想：他們沒有將F15,F16置於傳統優勢空戰區域中高空，而是利用蘇制戰機雷達雜波信號不好的特點在低空盤旋，這種戰術十分成功。



    在此基礎上，以國的獅式第一是為了追求高渦流增升效果，機翼前沿延伸到鴨翼下方投影的中間，重視亞音速性能和提高升力，可以說它的布局是為了亞音速格鬥和大掛載武器而生的！為了改善速度，第二點獅的機翼是后掠翼；這種布局可以說是獨特的，也可以說是幼稚的。以國聲稱：LAVI可以壓倒F16，這無疑需要兩個條件，1。以國的低空狹窄戰鬥環境。2 修形和美國飛控援助，後者援助了JAS39才讓其修得真身，但是對於LAVI，美國卻痛下殺手！



    「一方面鴨翼的操縱/配平存在巨大的問題，另一方面由於機翼后緣的10°后掠，存在嚴重的俯仰力矩上仰問題，整個飛機的較大迎角的配平能力和操縱性以及跨音速區域機動性上存在嚴重的缺陷，是直接導致項目僅試飛80多次便宣告流產的關鍵原因之一。」（引用大佬原話）

  

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    交錯排列的鴨翼布局引起的氣動擾流，是LAVI最大的問題，中國得到以國的設計，肯定是搖頭的，但是LAVI的電子技術，座艙儀錶布置，操縱系統給了中國很大啟發，什麼是現代飛機。



    另類的颱風！



    殲10處於不同的環境，攔截超音速性能有著更大要求。殲10設計十分漫長，其實就思路而言，殲10與颱風更相象，良好的亞音速性能和超音速性能兼顧，颱風艱難，殲10更艱難，颱風有鴨式布局中最好的發動機條件，而殲10沒有！



    颱風採用一種看似遠距偶合的布局，充分體現英國人的設計飛機的簡單粗暴的怪僻，但是它是一種很有研究的設計！



    颱風在渦流增升和操縱/配平上採取了分工合作的辦法，2個大的可動鴨翼放置在遠端獲得較好的操縱/配平效果，而鴨翼和機翼中間則加裝2個小的短直固定氣動面充當渦流發生器，對弱化的渦流增升效果進行彌補；



    前鴨翼一定程度上可以認為是2個可動鴨翼加2個固定渦流發生器的組合。有大佬認為：嚴格的說遠距耦合這個說法並不嚴謹，它只是近距耦合中設計取捨的一個極端化特例，而宋總，最早認為它是近距耦合！



    颱風的設計很好突出了超音速性能，亞音速性能還不錯，可以說，颱風的耦合採用了重視配平和控制的方式，遠距的小面積鴨翼對渦升力收益不多，但是短直固定氣動面保留了一點渦流發生器的作用，作為亞音速性能的補償，它的主翼是低載荷的大面積三角翼，與F22的思路類似。颱風號稱是繼F22后又一個能做高G超音速機動的飛機，雖然沒有超巡能力，但是是第一個飛行性能接近F22的！這得宜於兩台高推力發動機，颱風的粗暴設計號稱「鴨式機里的F15!」但是它的思路確實是一個途徑！



     這種「假遠距耦合」的思路沒有別國採用，是因為亞音速性能犧牲太多，颱風依仗強力發動機，用比別的鴨式布局比例都大的低翼載荷大三角翼來補償，別的國家都沒有。還有一個問題，遠距耦合離主翼甚遠，會伸到座艙中前位置，颱風的「假遠距耦合」也是如此，而在格鬥中，良好的視野是一個重要的因素！



    儘管如此，颱風還是以現役中最接近F22的飛行特性，良好先進的設備取得了非常好的業績，許多國家包括日本，澳大利亞對F35心存懷疑，因為它是「空氣動力狗」，卻對能做高G超音速機動的颱風青睞有加。很好理解的。



    颱風兇猛！

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注意颱風前鴨翼和主翼之間的小條，短直固定氣動面，它是一個兼顧配平和渦升力的初步和小心的嘗試，前翼強調配平，遠離重心延伸到了前部機頭位置，雖然面積小，但是對飛行員視線有影響。



    扯了這麼多，說說設計變態的殲10了，殲10的研製很奇特，在1980年代就是針對SU27的，蘇聯時代，中國北方的防空幾乎形同虛設，攔截能力依然是殲10的重要部分，那麼多的「逆火」早讓軍方睡不好覺了。那麼，攔截之外，殲10還要與蘇27，米格29空戰。



     在得到Su27的數據之後，中國設計人員一定會驚訝，SU27具有近乎世界第一的亞音速盤旋性能，超一流的過失速性能，爬升也是世界一流，但是超音速機動性能很差，而且滾轉性能更是低的出奇，試飛英雄雷強的理解是：「SU27經過不斷的修改，機體是補出來的。強度不好。」



    不討論SU27的設計是什麼原因，（其實很好理解），殲10的思路與颱風相象，在設計初，殲10 布局希望採用看似激進的雙三角翼方案，但是經過研究發現：這種設計在經過飛控強化的傳統三角翼面前沒有優勢，於是換了思路：能否用邊條代替雙三角翼？進行了一定的研究，雖然最後還是選擇了最穩妥的傳統三角翼，但是已經打下了另一個基礎！



    殲10的主翼在初期是傳統三角翼，到了定型階段，修型巨大，略帶海鷗狀的上反，可以說是所有鴨式飛機中，僅僅殲10主翼設計就是最費心血的！不是第一，就是第二！



    再扯主翼，可以成另一篇文章.主要還是鴨翼的設計，殲10的鴨翼沒有採用任何傳統近距偶合或者遠距偶合，也沒有採用颱風的假遠距偶合，而是極其變態的！



    首先，殲10的鴨翼離主翼保持了一點距離，一般稱為中距偶合，它兼顧了渦升力和配平的特點，但是又存在兩者都不足的特點。如果殲10的鴨翼僅僅如此平庸，那就大錯特錯了。



    近距耦合的鴨翼產生渦升力的作用明顯得多，有利於提高機動性，但力臂短，配平和俯仰控制作用降低，需要增加鴨翼面積，導致阻力和重量增加。但是要多大呢，誰也不敢冒險，但是611的中國人是個例外。



    還是引用大佬的原話：「惡棍的鴨翼面積是最大的，而且是獨一無二的採用了沿展向變彎度、非對稱翼型的正升力鴨翼設計，這種設計在明顯提高升力係數的同時，也極大的增加了渦流流場協調和飛控軟體的設計難度。在鴨式戰鬥機通常用後掠角和展弦比的機翼平面形狀設計下，鴨翼作為渦流發生器能產生自身相對面積3~4倍的相對最大升力係數增量，再加上大面積鴨翼自身提供的正升力，諸位看官應該能明白珠海航展上惡棍何以推比不高卻能做出非常出色的起飛加速爬升了。惡棍的操縱/配平難題完全是在追求最大升力性能的情況下由精心協調鴨翼、機翼之間的氣動關係和對飛控完善的深入調整來解決；這是一種非常冒險的賭博行為，當然也可是說是對鴨式布局吃的很透的結果。成王敗寇，611的這個設計最終非常成功，機動性敏捷性，操縱性穩定性，高升力係數，各方面該占的好處都佔到了，要避免的缺陷也都避免了。」



    當然，這種軟硬通吃不可能是完全完美的，僅僅大面積鴨翼的材料，加工，偏轉，飛控的結合就是大問題，可以說在三代鴨中，殲10的變態設計是數一數二難的，筆者在2000年聽到未經證實的消息，殲10的氣動和飛控都 遇到了大問題，但是在設計人員的心血下，殲10還是在幾年後公開了。



    另一個問題是阻力，大鴨翼帶來的阻力和重量是無法減掉的，對於此，成飛人員在面積律做起了文章，殲10 在腰部明顯收起了一塊，這種收腰設計會影響內部結構，一般在傳統強調超音速的二代才能看到，但是確實對減少阻力增強超音速性能有好處，即使如此，殲10的速度依然沒有超過採用梯形翼的F16,但是也到達了2馬赫，最大速度在現代空戰沒有太大意義，1馬赫以上的高G機動才是王道！許多人譏笑殲10是駝背，那就讓他們笑去。

  

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    殲-10的鴨翼採用了沿展向變彎度的大面積正升力設計，並帶有明顯的上反角；這個設計以氣動和飛控設計難度、風險為代價，獲取高升力收益、大氣動控制面的良好操縱效果、在機身縱向面積分佈上的優化。下一代飛機又一個基礎打下了。



    殲10很好地兼顧了配平和渦升力平衡的問題，當然它還是不太完美的。有未經證實的消稱：儘管不如颱風，但是殲10也可以做超音速敏捷機動！具備優良的亞音速性能。不管如何，儘管機體設計不如SU27優美，但殲10由於鴨翼渦流發生器造成的不亞於SU27的爬升力，結合飛控將近十倍於SU27的滾轉率是後者在空戰中難以抓住的！SU27隻有引誘殲10在小速度才有優勢！殲10大勝Su27，4：0，8：0早不是空話！（當然，Su27的任務擴展性和大航程，大載荷是殲10遠比不上的）



    殲10，無論是氣動設計，還是複合材料，飛控。它是走向軍機航空強國的奠基石！



    殲10，颱風，它們對超音速和亞音速機動性能的同時要求都造成了近乎變態的設計，雖然它們離F22依然望不可及，但是確實證明了鴨式戰鬥機配平和渦升力可以兼顧！



    而殲20要在他們的基礎上，更加地變態加變態！！！