鴨翼布局操控靈活,美國戰機堅持不用,真是因為發動機太強嗎?

2021-01-09 天下布武

對於現代戰機採用鴨翼布局的設計,一些軍迷認為鴨翼能明顯提升戰機的機動性、改善戰機的性能。但同時也有不少網友認為,現代戰機採用鴨式布局就是因為發動機推力不足,機動性欠缺「妥協」的結果,因為美國的戰機均未採用鴨式布局,就是因為美國戰機的發動機動力強勁,事實真的是這樣嗎?

先簡單講述下鴨翼布局的發展,萊特兄弟在1903年製造的全球第一架飛機就將操縱面放在了機翼之前,這種布局的實至其實就是鴨式布局,只是當時的萊特兄弟在氣動布局上並未用太多的研究,能夠採用鴨翼布局也是偶然而已。經過逐漸發展人們發現將平尾放在機翼之後更適合螺旋槳戰機,之後,常規布局也就佔據了戰機氣動布局主導地位!

但隨著戰鬥機進入噴氣時代,其速度的得到了很大的提升,同時戰機機翼後掠角也不斷增加,再加上噴氣式發動機的後置,一系列的影響使得戰機的重心不斷後移!重心後移使得後置平尾產生的力臂也隨之減小,為了解決這一問題平衡力臂就不得不增加平尾的面積,可是增大平尾使得重心就進一步後移了,F-22戰機巨大的平尾很大一部分就是這種原因!

戰鬥機重心的後移和平衡力臂進行平尾面積的增加很容易進入惡性循環,在這種時候鴨翼布局的優點就被體現了出來,將小翼面放在前面與大後掠角的機翼相互配合(距離較遠)可以得到較長的力臂,鴨翼布局的升阻比更大,能有效提高操控性能!另外,鴨翼布局還擁有渦流增升等多個優點,所以各國不少戰機都開始才有鴨翼布局!

既然鴨翼布局對現代高速戰機的優點那麼多,為什麼美國的戰機一直不採用呢,是因為缺乏創新嗎?其實不然,美國對飛行器的各種啟動氣動布局從無尾三角翼(X-31)、變後掠翼(F-14)、前掠翼(X-29)到翼身融合布局(B-2)都進行過研究,當然也包括鴨翼布局的設計,那就是在上世紀80年代改裝的一架F-15S/MTD試驗機「敏捷鷹」!不過,並不知美國從這架驗證機上得到了怎樣的結果,後來並沒有使用應用過該技術!

當然,美國驗證之後未採用鴨翼布局的設計並不因為其發動機推力強勁的原因,而是鴨翼布局的設計有著天生不穩定的特點,前鴨翼和機翼除了會產生相互有利的幹擾渦流,實現渦流增生之外,鴨翼布局的戰鬥機在不同的飛行姿態,鴨翼產生的渦流也在不斷地發生改變,而這種渦流會很容易幹擾到機翼產生的升力,甚至影響戰機的整體穩定性!

而且,不同材料、大小、形狀、位置以及角度的鴨翼對戰機整體氣動都會有著很大的影響,稍有不慎展現出來的就是鴨翼的缺點了,所以想要針對戰機設計出合適的鴨翼這需要大量的實驗來實現,而常規布局的平尾就不會干擾到機翼的渦流環境,也就不需要去做這些複雜的事情了!

而相比較之下,只對F-15鴨翼布局驗證機進行過短暫試驗的美國,在鴨翼布局方面所擁有的經驗並不如其他國家,所以美國戰機並不會輕易去使用鴨翼布局的設計並不是因為其發動機強勁可以「為所欲為」!

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    ,科學家們還在一直改進飛機的氣動布局,以便讓飛機擁有更加靈活的機動能力,這一現象在戰機身上體現得就更加明顯了。一般來說,戰機的氣動布局也不外乎三種,分別是常規布局、鴨翼布局、三翼面布局,幾乎所有戰機的氣動布局都隸屬於這個範圍之內,而在這三種啟動布局之中,三翼面布局比較罕見,常規布局顧名思義,就是最常見也是最普通的一種氣動布局,水平尾翼和垂直尾翼都在機尾,美國最鍾情的就是這種布局,使用常規布局的戰機很多,上個世紀美國的優秀戰機F16使用的就是常規布局。
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    而這些設計也就是我們所說的氣動布局,其實氣動布局的種類有很多,不同的氣動布局可以應用在不同的飛機上面,而我國的戰鬥機則通常採用的是採用的鴨式布局,這種布局的外形非常好辨別,最簡單的就是看其機翼,鴨式布局的機翼是前面小後面大
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