F22并非不想用鸭翼,是解决不了五代机加鸭翼的“上仰发散”问题
F22并非不想用鸭翼,是解决不了五代机加鸭翼的“上仰发散”问题
迄今为止,在全球范围内的五代机中,只有歼20带了鸭翼,又因为美国鸭翼不隐形,落后的宣传,带来了鸭翼不适合五代机的先入之见,但歼20尤其是完全体歼20的优异表现又推翻了这一论断,这就形成了很大争议。
但在笔者看来,当年F22之所以不用鸭翼,固然有隐形方面的考虑,但主要还是美帝当时在气动、飞控方面的技术水平有限导致的,也就是说,不是不用,是想用也用不了。
对五代机而言,鸭翼并不是想带就能带的,这是因为,五代机与阵风、台风、鹰狮这类四代机不同,普遍采用了菱形或近似菱形的机身,即整个机身,从机头到机尾的横截面都是呈菱形或近似菱形的,这主要是出于隐形方面的考虑,只有贯穿机身的菱形横截面才能把战斗机侧面的RCS降低到五代机的要求,如F22的侧面RCS就被压低到了1-2㎡,比四代机的正面RCS还低,这已经很了不起了。
但菱形机身有一个很大“副作用”,那就是导致飞机的静不安定度急剧增大。菱形机身是一种整机升力体布局,与苏27的中央升力体布局有很大不同,后者是以两个进气道短舱兜住迎面气流,利用气流冲击的反作用力形成升力,这种升力几乎只在进气道之间产生。而菱形机身则是整个机身都能产生升力,这在显著增大飞机升阻比的同时,也导致升力中心大幅前移,飞机变得更加不稳定。
在这种情况下,再加上一对鸭翼,会导致飞机的静不安定度进一步增大,升力中心进一步前移,因为鸭翼距离重心更远,力臂更大,这意味着鸭翼只需偏转很小的幅度,就会形成很大的气动力矩,使飞机迅速上仰,甚至会造成所谓“上仰发散”的现象,即不可抑制的上仰。
因此,五代机用鸭翼的难度要比四代机大得多,对气动和飞控的要求也要高得多,这也是瑞典FS2020下马的重要原因,美国人就是愿意帮助瑞典,也是搞不定的,因为它自己的F22都没加上鸭翼呢。
FS2020与歼20对比
但五代机加鸭翼虽难,可一旦搞定,收益也是非常大的,在歼20身上,主要表现为以下几个方面:
一,不仅带来了很好的涡流增升效果,还在此基础上形成了多涡系布局,获得了强劲的复合涡升力。
歼20不仅采用了一对上反鸭翼,还在鸭翼与主翼之间加了一对大面积边条,形成了更加强劲的复合涡流,增升效果大幅超过歼10的单体鸭翼涡流。
这就使得歼20在尺寸重量远大于F22与苏57,又没有采用矢量推力发动机的情况下,获得了很不错的机动性能。反之,如果没有鸭翼,采用俄式发动机的歼20,机动性也就是歼轰7的水平。
二,大幅减小配平阻力,获得优异的超音速巡航与超音速机动性能。
作为注重速度的五代机,完全体歼20主要飞行状态其实是超音速巡航和超音速机动,但在超音速状态下,由于机身产生了更大的升力,飞机的升力中心会后移,这就要求偏转舵面以维持飞机平衡,叫配平,由此形成的阻力叫配平阻力,而上面说过,鸭翼只需偏转很小的幅度,就会形成很大的气动力矩,这就极大减小了配平阻力。又因为飞机在超音速状态下的主要阻力就是激波阻力和配平阻力,这样一来,就极大减小了歼20的超音速阻力,使其获得了1.8马赫的超巡速度,超音速机动性能自不必说。难怪我军对歼20有“一进入超音速,就是它的天下”的说法。
三,省去了复杂、笨重、可靠性差的矢量推力喷管。
由于鸭翼的存在,歼20即使用俄式发动机或涡扇10这类推力、推重比不足的过渡动力,也能获得不错的机动性。在换装目标发动机以后,就更加不需要了,这种选择不仅是基于歼20超隐身、超态势感知、超远拦截的作战方式做出的,也是因为歼20已经不需要矢推喷管的加持了,近距格斗也不需要。
F22的矢推喷管非常笨重
由此可见,F22之所以不用鸭翼,很大程度上是气动和飞控的水平达不到,只好上矢推喷管,如果没有矢推喷管,F22就未必能达到1.58马赫的超巡速度了,至于苏57,虽然也用了类似鸭翼的可动边条,却紧紧挨着主翼,就是为了尽可能的抑制上仰发散,但作用也大打折扣。
但尽管如此,美国还是很不甘心,就利用自己的话语权,进行鸭翼不隐形,是落后的标志的宣传,一方面营造虚假的技术,一方面进行战略误导,但歼20不为所动毅然决然的用了鸭翼。
而今,技术的发展已经证明了一切,美国不少六代机型,如NGAD,FA-XX都用了被其贬低为“不隐形、落后”的鸭翼,而随着歼20的日益成熟,我国已然在不知不觉间站到了六代机研发的更高的起点上。