美国战斗机为什么都不用鸭翼?是因为不喜欢吗?
美国战斗机为什么都不用鸭翼?是因为不喜欢吗?
美国战斗机为何普遍不采用鸭翼设计?这背后涉及复杂的航空工程考量。通过分析F-15S/MTD验证机的试验数据,我们可以一窥其中缘由。
还记得笔者刚开始接触军事武器时,第一次看到下面这张图,楞在那里半天。这架飞机几乎跟F-15一模一样,但是又多了一对鸭翼,一时间还真确定不了这是什么机型。
因为当时脑子里的知识储备不多,见过的F-15照片都是没鸭翼的,所以看到这个怪物还真有点恍惚了。
后来看过了跟多的资料,才知道这架带鸭翼的F-15是美国空军航空系统部飞行动力学实验室与麦道公司合作开发的验证机,全名叫F-15S/MTD。
该机主要用于验证战机的短距起降、矢量推力、高机动性能。S代表的是短距起降(Short Takeoff and Landing),MTD代表的是机动技术演示机(Maneuver Technology Demonstrator)。
F-15 S/MTD基于一架双座型F-15B改装而来,主要的改动:
1)在进气道两侧加装了一对全动鸭翼,形成三翼面布局。对于鸭翼改装,美国人为了省事,直接把一对F/A-18的尾翼装上去了,简单粗暴;
2)把原始的圆形收敛-扩散尾喷管改为矩形二元推力矢量喷管。
1988年,至1991年,该机进行了密集测试,取得了大量的测试数据。
通过飞行测试,试验人员证实鸭翼确实可以在不同飞行状态下改善飞机的机动能力。
比如在亚音速状态下可以提高飞机的稳定性,超音速时则可以阻止飞机的升力中心过度前移。
鸭翼也可以配合二元喷口一起使用,可以快速改变飞机的指向,有利于在近距离狗斗中快速咬住敌机。
而二元推力矢量喷管的测试,也达到了理想效果。在试飞期间,F-15S/MTD进行了多次推力矢量起飞。测试中发现,推力矢量可以减少25%的起飞滑跑距离,可以在500米内降落。
1991年8月15日,F-15 S/MTD项目结束后,其二元推力矢量喷管被换成了新的被称为俯仰/偏航平衡梁式的喷管。
相比于二元喷管只能上下20°改变推力方向,新喷管可以向任意方向偏转 20 度。配合新的配合F100-PW-229IPE发动机,该项目又被称为先进控制技术集成验证机(ACTIVE),所以试验机型号也改为F-15 ACTIVE。
过往矢量喷口的研制主要集中在低速的起降或者大迎角领域,F-15 Active 则用于测试高速飞行。
F-15 ACTIVE,注意喷口的改变
F-15 ACTIVE在1996年2月完成改装并首飞,之后的试验工作一直持续到1998年。在这期间,进行了超声速俯仰与偏航的测试、1.95马赫时的矢量推力测试。
F-15 S/MTD和F-15 ACTIVE这两架验证机(其实是同一架改装)取得的大部分试验成果,后来都被运用到战机研发上。
尤其是那个二元矢量推力技术,成为F-22发动机的参考。而为了控制三翼面技术的数字化飞控技术,后来也用到了其他量产机上。
只有一个技术,美国空军没有采纳,那就是鸭翼。虽然试验数据证实鸭翼确实有利于提高飞机的机动性,但是美国空军并没有在任何一款现役飞机上采用。
有人说是因为当时飞控技术不成熟,其实这个说法只针对70年代发展的F-14、F-15成立。因为当时电传飞控还处于起步阶段,所以鸭翼技术难以应用。
到后来,电传飞控技术成熟了,但是这几个型号的飞机也定型了,不可能再加上鸭翼吧?
实际上美国80年代开始搞F-22项目时,其他竞标方案包括很多鸭翼设计。只不过当时美国给F-22准备的F119-PW-100发动机,最大推力已经达到15吨,而且还是矢量推力。
再加上成熟的边条翼技术,足够保证飞机的机动性。所以,美国也就没有采用鸭翼。反正想要的机动性指标都能达到,那就没必要去用鸭翼了,徒增复杂度。
待到90年代搞F-35项目,又有了推力达到19吨的F135发动机,加上F-35要兼顾空军、海军、海军陆战队三军的需要,以及国外合作客户的需求,所以也没有采用鸭翼。
F-22虽然有腿短的毛病,航电也落后了,但是它的动力和机动性能,现在也没谁敢说能胜过它
至于说鸭翼影响隐身性能的影响,就容易招口水了。你要说完全没有影响,那是不可能的。毕竟战机在空战时,前半球的隐身是相当重要的。歼-20的DSI进气道、F-22的卡尔特进气道都是为了降低发动机的雷达发射波信号,从而减少战机前半球的雷达反射面积。
现在主翼前多了一对鸭翼,而且鸭翼还是可以偏转的,无论如何都是会增加反射面积的,哪怕鸭翼也做了隐身处理。
但是反过来想,采用了鸭翼的飞机很少采用尾翼。少了一对尾翼,也可以减少雷达反射面积。一增一减,或许鸭翼对隐身的影响就会降低。
有得必有失,不存在完全没有缺点的布局,就看你看重什么。