鴨翼布局升力明顯,操控靈活,為何美國戰機都不用

2021-02-15 未來天際線

所謂鴨翼,是指在飛機的主翼前增加一對小翼,也就是將飛機的水平穩定面安置在主翼前,故又稱為前置翼。通常情況下,傳統飛機的水平穩定翼一般都安裝在後面,稱為尾翼。使用尾翼布局的優點是穩定性高,如大型飛機鮮有使用鴨翼布局的,特別是對飛行穩定性要求很高的商用客機,均無一例外地採用了更加穩定的尾翼布局。

▲採用鴨翼的蘇-30MKI戰機

雖然採用尾翼穩定性好,但鴨翼布局也有明顯的優勢。

1.提升飛機升力。

飛機飛行時,鴨翼會在主翼上方形成渦流,以正升力方式使飛機機頭上揚,從而達到縮短起飛距離,同時還可讓戰機迅速進入爬升狀態。而使用傳統尾翼的戰機,通常使用水平尾翼來完成飛機抬頭上揚進行起飛,即使用水平尾翼以負升力的方式讓飛機產生抬頭力矩。

因此,鴨翼在提高升力方面尤為突出。如在蘇-27基礎上進行設計的蘇-33艦載機,為滿足在滑躍甲板上進行短距起飛,為此專門設計了前置翼——鴨翼,來提高飛機的升力。

▲採用鴨翼的蘇-33艦載機

2.使飛機操控更靈敏。

採用鴨翼的戰機,更容易提高失速攻角。即讓戰機機翼上的升力突然減少,以便使飛機的飛行高度快速降低。在作戰時,這樣能使戰機更好的進行調整,快速佔據攻角方位或者躲避攻擊。需要指出的是,失速並不意外著發動機停止工作或失去了前進的動力,而是通過鴨翼的調整使得戰機更加敏捷。

正因如此,近年來一些先進戰機常常採用鴨翼式布局設計,如蘇-30MKI、陣風、颱風、鷹獅戰機等。而對發動機推力不足的戰機,鴨翼式布局還能很好的彌補這一缺陷。

▲採用鴨翼的陣風戰機

▲採用鴨翼的颱風戰機

採用鴨翼式布局所帶來的好處不止於此,它還能提高戰機的最大起飛重量。這一點,NF-15B「敏捷鷹」就是很好的例證。美國早在1984年,就曾用一架F-15B雙座戰機改裝成NF-15B試驗機進行實驗。實驗證明該機最大起飛重量達到了32噸,相比F-15B有所提升,同時起飛距離也大幅度縮短。相比沒有安裝鴨翼的F-15戰機,NF-15B戰機的敏捷性與靈活性也有所提升,因此該型機也被稱為敏捷鷹。

▲採用鴨翼的NF-15B「敏捷鷹」

▲採用鴨翼的3-1NF-15B「敏捷鷹」

嘗到甜頭後的美國人一度對鴨翼布局非常感興趣,不過鴨翼式布局始終沒有出現在美國的戰機上。既然鴨翼布局有諸多好處,為何美國戰機都不用,主要有以下三點:

第一,美國擁有先進的大推力航空發動機。

俗話說得好「只要推力大,板磚也能飛上天。」顧名思義,就是航空發動機推力夠勁,很多困擾飛行的問題都能迎刃而解。如F-15戰機配備有兩臺F110加力渦扇發動機,使得戰機最大起飛重量達到30噸;又如F-35戰機,雖然只配備了一臺普惠F119-PW-100發動機,但F-35戰機卻擁有接近32噸的最大起飛重量;特別是F-22戰機,配備兩臺普惠F119-PW-100渦扇發動機,使其最大起飛重量達到了驚人的38噸。

▲F-22A

美國在航空發動機上的優勢,使得其戰機具有極為彭拜的動力輸出,在沒有加裝鴨翼的同時,仍然具備很強的爬升能力與機動性能。特別是以制空作戰為主的F-22「猛禽」戰機,在機動性與爬升率方面尤為突出。經常可以看見F-22戰機進行短距起飛,且起飛後可以迅速進行急劇拉升,機動性也非常靈活,性能不輸配備鴨翼的戰機。

▲急速爬升的F-22A戰機

第二,美國擁有先進的飛控系統。

提到飛控系統,B-2A「幽靈」隱身轟炸機無疑是其典型代表。該機首次開創了翼身融合一體式創新設計,將尾翼與機翼同飛機結為一體。而這樣的設計對飛機的飛控系統要求極為嚴苛,能將如此龐大的翼身融合飛行器進行正常起降飛行,足以證明其飛控系統的先進與所發揮的強大優勢。

▲B-2A隱身轟炸機

在飛控系統方面,美軍在F-117A「夜鷹」戰機上也進行了應用,並不斷加以改進。通過不斷革新,美國的戰機飛控系統也更趨完美,各類先進戰機都擁有優秀的飛控系統,即使不加裝鴨翼,藉助飛行控制系統,也能做出各種複雜的機動動作。

▲F-117隱身戰機

第三,鴨翼式布局影響飛機整體隱身性。

採用前置鴨翼式布局的隱身戰機,對於其隱身能力也會造成一定的影響,會降低戰機的整體隱身性能。通常情況下,隱身戰機會儘可能的降低向前的雷達散射截面積來降低可探測性,而隨著鴨翼的增加雷達散射截面積也會增加,這會對戰機的整體隱身性能造成一定的影響。

由此可見,美國不僅擁有先進的飛控系統,還擁有性能與動力強勁的航空發動機。在這些科技與動力的加持下,使得鴨翼戰機能做的機動動作,美國戰機幾乎都能做到,甚至能做得更好。正因如此,美國才看不上鴨翼式設計,沒有在現役的飛機上應用。

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