另類猛禽!!!----殲20之秘4

六  王者夢想一：菱形機頭



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    終於到了重點部分，我們殲20的歷程了，這篇屁文的長度，遠遠超過我這個屁民的想象。累死了。



    如果談殲20，那麼就不能只談鴨翼，要從整體說起。這？怎麼說呢？



    「解決配平的另一個途徑是採用推力矢量控制（TVC）技術。採用 TVC，其主要優點有：在氣動操縱面基礎上又增加了一個配平手段，配平能力自然大幅增強；高速飛行時氣動操縱面偏轉將產生極大阻力，而採用 TVC 可以起到同樣的操縱效果卻無需偏轉操縱面；TVC 並不僅僅是偏轉推力矢量而產生法向分力，強大的發動機噴流將在後機身形成引射作用，產生新的「升力」增量，同時參與配平。F-22 的超音速機動性大幅提高，TVC 技術功不可沒。」（晨楓）---累死了，又偷懶用別人的東西了。



    繼續引用某大佬文，別拍我：「611在1997年完稿的《推力矢量控制對飛機操穩特性的影響》論文使用了殲-10的動力學模型進行了配合軸對稱矢量推力噴管的模擬模擬研究；根據該論文，鴨式布局和矢量推力的結合能夠在過失速區域內有效的擴展飛行包線，獲得良好的操縱性穩定性。需要注意的是，論文中提到的一個名詞，所謂「橫航向自動控制系統」，很可能就是指控制鴨翼差動的系統。



    從該論文可以看出，鴨式布局和矢量推力整合的研究，611至少在12年以前就開始了。四代的矢量推力整合研製雖然未必有什麼工程上的經驗，理論上的準備應該還是充分的。」



    鴨式布局和矢量推力整合，基礎之一又有了，設計者從宋老的論文中開始了設計，先從哪裡開始呢？



    對，先從機頭開始吧。



    殲20的機頭出現了整體座艙，讓人淚流滿面，我們在殲10初期，風檔還需要法國貨啊，但是這十幾年時間，工業取得多大的進步啊，另外既然要用整體座艙來符合隱身標準，不破壞整體效果，那殲20的隱身能力有多強！？



    但是重點不這裡，類似F22的菱形機頭首先是必須的。



    F22的菱形機頭有兩個作用：第一，隱身不規則雷達散射，這大家都知道，另一方面也很重要：菱形機頭切開氣流，機頭兩側斜面對空氣有壓縮效果。也就是說，又是一個渦流發生器。



    上文提到，四代機從SU27，F16開始有了邊條渦流空氣發生器，F18的大哥特邊條渦流空氣發生器非常漂亮，當然鴨式布局的前鴨翼渦流發生器比常規布局有效的多，這是說過的。F22是首創造了量產飛機機頭渦，F22增加了2個渦流發生器，它就是機頭渦，小邊條渦流做為輔助。



    作為升力體和隱身設計，對於幾乎斤斤計較的殲20來說，菱形機頭是不可缺少的，飛控的複雜似乎雖然還是難題，不過還好解決，但是宋老在他的論文中出現了一個憂慮：作為主要渦流發生器，鴨翼的渦流會不會收到機頭渦的干擾？！



    這似乎又是一個棘手的問題。在T50上，機頭渦和類似假鴨翼的可動邊條似乎也存在這種問題。



    根據一些公開的消息，似乎經過驗證，這問題並不大，可以用飛控解決，但本人認為：它依然影響了殲20和 T50的設計。但對於殲20來說，它帶來一個好處，一個壞處。好處是：偶合配平和渦升力的問題解決又有一個考慮，壞處馬上會說到，但是也不能說是弱點。



    似乎為了將機頭渦對鴨翼和前緣機動邊條影響到最小，殲20和T50似乎都採用了讓鴨翼和前緣機動邊條遠離機頭的設計。T50機頭離機翼很遠並不是沒有原因。



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天鵝般的T50,長脖子不是沒有原因，平心而論，T50比其他4代機漂亮幽雅地多，但是漂亮的背後，是設計的巨大讓步，對於4代機來說，機體本來就是怪異的。



    接下來，該最大的難題了：鴨翼對配平和渦升力矛盾的處理。



    殲20的鴨翼依然採用了殲10的思路，利用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。追求配平和渦升力的兼顧，但是不僅僅如此！



    如果颱風的思路是遠距離小鴨翼用來加強配平和控制，用小地幾乎看不見的氣動發生器保留一點渦流發生器作用，那麼殲20的思路，是颱風和殲10思路的強悍發展！



   七 王者夢想二：成飛的決斷！



    如果想要追趕並超越F22,配平和渦升力必須都要強悍！



    殲20似乎又走到了殲10的路子上來，但是這一次，成飛的技術人員將十幾年前的邊條控制研究大膽地運用上了。



    殲20的偶合可以說是中距偶合，但實際上，真正的主翼離前翼有相當距離，大面積的前翼保證配平作用，同時又兼顧渦升力，但是如果主翼真的離前翼遠，那渦升力無疑還是喪失很多的，殲20的重心實際遠離前鴨翼，配平保證了絕對強大，超音速機動性能非常突出，但是亞音速和升力體的削弱怎麼辦！



    颱風將用小地幾乎看不見的氣動發生器保留一點渦流發生器作用，放大主翼面積，但是殲20的解決是變態到極點的，主翼面積不放大！用大邊條增加一個主渦流發生器！這種看似乎類似颱風的假遠距偶合世界獨一無二！



    這樣殲20的主要渦流發生器增加到了三個，機頭渦，鴨翼渦，機翼渦，而邊條渦將會作為一種重要的輔助性的氣動措施，用於鴨翼、機翼與機身氣動融合設計中的修形和對渦流流場的改善和提升！



    在兩年前，最接近的構想是可能會出現機翼前沿延伸出一個銳利的窄邊條，鴨翼安置在邊條上的設計。但是我們都沒有想到，殲20邊條渦的重要性是超乎想象的。它幾乎可以算一個獨立的主要渦流發生器！



    大邊條增加渦升力，與實際遠離重心配平能力良好的大面積鴨翼能夠達到渦升力和配平能力的雙重強悍，不僅僅如此，它們的設計結合隱身翼身融合的要求，呈現出一個平面的整體升力體效果！這種好處是世界都知道的，但是除了早期1990年代美國人的實際驗證之外都沒有實際運用！在殲20上馬推力矢量后，配平能力將進一步加大！



    道理是誰都明白的，但是實際運用基本都是沒有實力的，除了少數，牛逼的美國認為F22可以滿足需要，沒有實際運用。英法可以做，但他們不敢冒這樣的險。不管如何，這種布局不是隨便就可複製的，



    誰也沒有把它實際實施，但成飛就這麼做了。



    如此多個主要渦流控制面，它需要飛控和氣動布局近乎漫長的探索，T50也採用了多個渦流發生器，但是它的可動邊條更多的是補償常規布局為超巡所做出的讓步，嚴格說，T50的下部雙發之間凹腔升力體是保守的，與結合隱身的F22，殲20的整體升力體幾乎可以說是兩個時代，而殲20的結合整體隱身融合的多渦流發生器的整體升力體是有人戰鬥機中唯一的。



    僅僅為了符合隱身的機體設計，就夠讓美國人得意的了，殲20的隱身非常規多渦流發生器的整體升力體，它的氣動設計需要多大的努力，飛控系統需要多複雜！？



    一位資身網友這樣說：「殲20的側部和前方已經讓我很滿意了，但是看了它的飛行俯視圖，我才發覺，它的布局的大膽遠超過我們的想象，我原來擔心的是發動機，但我們現在更擔憂飛控的複雜，成飛準備好了嗎？相比之下，發動機我倒不擔心了。」



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可以看到整體平滑的下部設計，無論機頭，鴨翼，邊條，主翼，進氣道，發動機中前部都很好地融合到整體中，呈現一個整體隱身的升力體



    可以說，殲20的技術無論是鴨翼，大邊條，DSi進氣道都有殲10，FC1作為技術積累，可以說，殲 20的技術並沒有超出世界現有的技術範圍，但是把它們結合起來，需要極其雄厚的功底，殲20還是第一個敢於投入實用的。以後也不會有多少能達到。



    繼續我們的話題。



    類似颱風的假遠距鴨翼確定了，但是帶來一個新問題，由於重心遠，遠距鴨翼一般會移動到機頭前緣，遮擋住飛行員的視線，颱風就是這樣，另外，菱形機頭的機頭渦對前鴨翼渦流影響有多大？本人沒有參加過風洞實驗，本人不知。殲20似乎繼續採用了將前鴨翼位於座艙后的做法，而將重心進一步后移，一是減少機頭渦對前鴨翼渦的干擾，二是避免那大鴨翼遮擋住了飛行員格鬥視線，這樣，機身長度由於本身前鴨翼與邊條翼和主翼距離的假遠距偶合布局長度往後移而變的無可避免的修長起來。  



    不過鴨翼位於進氣道兩側造成假遠距偶合機體長也很正常，無論是隱身還是減少氣動擾流都是收益良多的，颱風將進氣道位於下部減少氣動擾流，小鴨翼做反八字位於機頭，這種思路對隱身內部彈艙還是格鬥優良視角都是無法解決的。



    另一個機身長度的原因是複雜的，殲20比F22更強調面積率減少，減少阻力，「隱身八爺」雖然是胡扯，但是相比粗短的F22,殲20更加細的多，而S形進氣道無疑在後機身扭轉，這就很佔據了寶貴的機內空間，為了給內部武器格艙留出空間，殲20的體長是無疑的。而T50由於兩肋發動機只是稍微向下扭轉，中間不佔空間，所以不用那麼長，代價就是隱身糟糕！



    F22粗短，是由於變態發動機，T50優美不長，是由於不隱身，殲20長一點，是由於鴨布局與隱身，超巡平衡的需要。



    但是修長不等於機動會不好，殲20的整體設計可以保證超一流的機動性，這要看飛控的功底了。



    九王者夢想三    其他細節



    另外，殲20的鴨翼依然採用了殲10的思路，利用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。但缺點是沒有與主翼，邊條翼一個高度，隱身能力似乎不如平行布置，實際上，平行布置的飛控要求更高，而對渦流的複雜更糟，可能成飛經過計算，並沒有採用這種看似先進的布局，雖然會存在一些信號散射，但並不是不好處理的問題。



    鴨翼的隱身難度不在於與主翼之間的信號散射，更不在於偏轉，由於主翼前緣機動襟翼在各個飛機都有，最難處理，而實際飛機的控制面如前緣機動襟翼，尾翼，垂尾等都需要偏轉，鴨翼偏轉的處理並不是什麼難處理的問題。問題主要在於鴨翼與機體之間的接縫和轉動軸，T50的假鴨翼就可以與邊條結合減少之間散射問題，但是T50的假鴨翼與與機體之間的接縫和轉動軸依然是暴露的。



    殲20採用一小邊條突起遮擋接縫的做法，（綠圈處）這種思路在瑞典 JAS39隱身研究就出現了，但是瑞典人沒有堅持下去，它能降低RCS,但似乎又帶來了一個小控制面。殲20的設計人員敢於上如此多的控制面，膽量和功底可怕！



    主翼，殲20的設計是中規中距的，採用了大后掠的梯形翼做法，類似法國陣風一樣簡潔明快，考慮到了與機身不平行降低RCS信號反射，能夠保證相對小的面積配合眾多渦升力對超音速和亞音速的效果。許多人希望考慮W形翼，但是它看似科幻，其實有很多弊病：



    1 加工複雜，成本提高，而強度有缺陷。



    2 W形翼自身之間會有一些雷達波反射。而大后掠的梯形翼看似簡單，其實內斂的隱身效果是絕對不錯的。



    3W形翼為加強強度，必然會造成重量上升。不管如何，它必然會向前沿展，造成機身長度增加，而如果向後伸出去，尖緣在起飛降落時有擦地的危險。

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很漂亮的CG圖，但是W形翼漂亮的背後，是眾多的問題，另外殲20的兩側進氣道向內側彎曲，而不是進氣道進口向下，背部凹下去一塊對隱身，對空間沒有什麼意義。這幅圖無疑受到了YF23的影響，不過還是很漂亮



    終於到了快要結束的時候，眼睛都花了。但是還有一個重要的問題，水平尾翼和反V字形的俯璞。



    還是繼續引用大佬的話吧：「在第三代戰鬥機中，鴨式戰鬥機之所以表現出優於常規布局的性能，一個重要的原因就是可動鴨翼對渦流體系能夠施加一定程度的主動控制，而鴨翼差動則在此基礎上進一步深化。鴨翼差動的目的有兩個：第一是通過鴨翼渦對機頭、機身進行強烈的不對稱側洗，在飛機重心前產生強烈的偏航力矩，結合重心后的垂直尾翼同步偏轉，實現直接側力控制，能夠對航向軸實施直接控制。正是因為擁有對航向軸的直接控制能力，宋老的論文里才敢提出使用小面積的全動V垂尾，放寬戰鬥機的偏航穩定性這樣在現役戰鬥機中沒有先例的方案。第二是通過鴨翼差動，主動控制、調整兩側鴨翼渦體系的強弱，保證大迎角狀態下的穩定性。很多第三代戰鬥機迎角超過一定程度，左右漩渦體系就開始不對稱或者不對稱破裂，橫航向上各狀態參量都屬於震蕩發散狀態，表現出嚴重的不穩定，戰鬥機將出現很大的側滑，甚至導致失控和尾旋，直接制約戰鬥機實現過失速機動。」



    殲10的差動鴨翼，是鴨式布局的少數，而重要性，很少有人知道。許多人的精力，在於硬扯LAVI是殲 10的爸爸上了另類猛禽!!!----殲20之秘（完整版！！！）另類猛禽!!!----殲20之秘（完整版！！！）另類猛禽!!!----殲20之秘（完整版！！！）另類猛禽!!!----殲20之秘（完整版！！！）



    全動V尾的作用已經說的很明確了，在我們1990年代的設計中，30度外傾垂尾與鴨式結合會取得良好的隱身效果，雙垂尾外傾隱身作用，同時具有壓縮氣體，提高升力的小作用，當然缺陷是滾轉敏捷度是不如單垂尾的。殲20直接上了全動V尾放寬戰鬥機的偏航穩定性更進了一步，



    這裡要說一句，殲20的發動機噴口存在大量的鋸齒狀設計，這是類F35隱身的需要，但是許多圖片表明，菊花存在一大一小的變化，最有趣的是唯一試飛視頻，注意觀察，在滑行回停機坪的過程中，菊花一側收縮了，可以肯定，在殲20上馬推力矢量前，發動機推力扭矩實驗已經開始了。而全動V尾放寬戰鬥機的偏航穩定性似乎是為此配合的！



    這種設計風險極大，而被人詬病的俯璞（抱歉這倆字怎麼也找不到正確打法）不僅僅是側部遮擋噴口的作用，而是為偏航穩定性加一條保險，有人說也有壓縮空氣提高升力的作用，但是它的設計決不是為此的！如果技術成熟，它是可以去掉的，不然只用大面積垂直尾翼就可以代替全動V尾，殲-10的雙腹鰭，大垂尾的氣動設計，加上能夠實施對左右渦流體系的主動控制，使得殲-10在相當大範圍迎角能都有很好的橫側向穩定性；這是繼承，但是更是準備去掉的保險！（如果全動V尾技術真可以滿足的話）



    對於發動機，我了解一些出忽意料之外的情況但不能說什麼，根據本人了解情況，其實，發動機的進度比我們原先普遍的看法好的多，我們的速度是驚人的。中國最近又進口AL31，決不是沒有比它更好的了，而是改進和沿襲舊飛機的需要，換髮需要控制，重心的大改，  物流調整，中國實在懶的大動那些壽命過半的飛機了。



    一切OK,好了，數年前的一天，中國考慮到了無論設計，工程，電子都條件成熟了，上馬！



     值得注意的是：殲20如此設計是針對F22的全能設計，它並不是追求所謂超機動特性，工程研究都是在滿足性能的情況下盡量採用簡化的設計，殲20的設計是爭論，妥協，冒險與保守，各部門力量與意圖折衝的結果，這一點與F22並沒有什麼兩樣。



    殲20追求在發動機比較落後的情況下，良好的隱身----至少不亞於F35,高G超音速機動和超巡性能基本達到F22的標準，亞音速機動性能在前鴨翼和大邊條渦流發生器與小面積主翼協調下好於F22的效果。這些設計看似冒險，激進，卻是不的不妥協的結果。



   結束：夢的起飛



     我們殲20起飛了，伴隨著將近20年的血汗，但是我們的路還很長，在1997年，美國人就試驗了無人戰鬥機， 無人戰鬥機



現在人工智慧在未來30年還不足以代替人類，但是1997年美國無人機的自適應蒙皮技術就開始了，而我們的殲20，還是飛控對布局的計算基礎上的補足。



    差距是明顯，美國人獨自領先世界依然沒有改變，但是殲20畢竟飛起來了，它能否儘快做到F22主動相控陣雷達集中波束干擾的能力，能否儘快達到F35為代表的網路中心戰的能力？能否在此基礎上，在無人機領域追上美國的腳步？在發動機領域達到世界一流？



    這需要5-7年的努力！



    世界幾乎都在看著美國人的背影，只有中俄還在努力。別忘了，15年前，我們只有殲8，殲7，和還不成熟的FBC1。



    向在那看不到希望的年代里默默奮戰的人們致敬！



   

誠摯的，像本文的作者及樓主，致敬！