别再看不起歼20的鸭翼布局,曾是无奈之举,今却是超越同行的关键

全面剖析 2024-09-02 15:21:52

中国歼-20战机的鸭翼曾经饱受诟病,不少人认为鸭翼设计会严重破坏战机的隐身性。

歼20帅气瞬间

但是随着时间的推移,大家却慢慢发现,当初给歼-20设计鸭翼的无奈之举,如今却成为了超越同行的关键,所以说可别在看不起歼20的鸭翼布局了。

歼-20为什么设计鸭翼

歼-20战机之所以设计鸭翼,主要原因是当年中国很难将歼-20的升力系数提升上去。

全球的第一款五代机是美国的F-22战机,当年中国设计歼-20战机的时候,在设计上就是围绕着针对F-22战机来的。

F-22战机上的性能参数,歼-20战机也要达到。

F-22战机

在升力系数上,当年美国宣传F-22战机的升力系数达到了2.0的水平。中国本着追上F-22战机的目标,也希望歼-20战机的升力系数能达到2.0。

但是不管中国怎么设计,歼-20战机的升力系数始终达不到2.0。

无奈之下,中国只能给歼-20战机设计了鸭翼。

给战机设计鸭翼会直接面临两方面的问题。一个是机体周围气流更加复杂,一个是隐身性的问题。

在第一个问题上,战机在快速飞行的时候,鸭翼下面会产生特别复杂的涡流。如果无法控制这股涡流,战机将很难平稳飞行。

鸭翼产生的涡流

更要命的是,歼-20战机的鸭翼是可动鸭翼,这会使得它鸭翼下涡流的复杂程度几何倍数提升。

要想解决这个问题,只能依靠一套强大的飞控体系,以及经过千锤百炼的气动外形设计。

不过就效果来看,可动鸭翼对歼-20的提升相当明显。它的升力系数最大可以达到2.2,可动鸭翼使得歼-20随时可以保持最佳气动外形。

而鸭翼又没有破坏歼-20的稳定性,歼-20在高速飞行的时候,也不会出现诸如震颤、失速等问题。

至于鸭翼对隐身性能的破坏,其实是可控的。

事实上中国不止一个专家站出来解释过这个问题。比如说成飞在“航空学报”上就发表过一篇名为《鸭翼的rcs影响研究》的论文,论证了鸭翼设计对战机隐身性能的影响。

成飞发表的相关论文

经过论证,成飞认为虽然歼-20的鸭翼对战机隐身性能有一定影响,但是通过优化战机外形布局,可以将这种影响压得非常低。

也就是说,歼-20的鸭翼的确是对其隐身能力造成了负面影响,但影响并不明显。

由此歼-20就是一款在隐身性和飞行稳定性没有被明显影响,但通过鸭翼获得了极强升力系数的五代战机。

鸭翼带来了巨大好处

有意思的是,在中国认为歼-20战机的升力系数终于追上美国的F-22战机时,却突然发现歼-20战机的性能超越F-22战机了。

歼-20战机

原来当年美国对F-22战机升力系数的宣传只是虚假宣传,F-22战机的实际最大升力系数只有1.8左右。

也就是说,中国在追求更大的升力系数时,不知不觉就超过了F-22战机。

并且在战机升力系数方面,美国可能永远也追不上中国战机的水平了。

中国歼-20达到2.2的升力系数,靠的是可动鸭翼的“剑走偏锋”。

歼-20战机做抬升机动

但是以美国的航空工业水平,美国可没法给自己的战斗机搭配一个可动鸭翼。

其一,美国没有给战机设计鸭翼的经验。

从F-4到F-16,再到F-15、F-14以及F-22战机,美国战斗机就没用过鸭翼。

这就导致美国没有设计鸭翼的经验,贸然给新一代战机加上鸭翼,会出现什么问题没人知道。

中国方面最早是给歼-10战机用鸭翼,看歼-10没问题后才给歼-20设计了鸭翼。在相关技术发展上循序渐进。

歼-10战机

其二,给战机设计鸭翼需要风洞群做支撑。

鸭翼下的气流极端的复杂,如果没有风洞群将气流变化情况全部测试出来,你的飞控就没法研发。

没有合适的飞控,说不定带鸭翼的战机飞着飞着就失速坠机了。

中国有全亚洲规模最大的风洞群,且风洞技术也在不断推进。

自JF-22型风洞建成后,中国在风洞技术上也走到了世界第一的水平。

JF-22型风洞

美国的风洞群虽然规模大,但绝大多数都是冷战结束前后建设的,技术水平已经相对落后。

并且风洞对电力的消耗非常恐怖,越是先进且功率大的风洞,对电力的消耗也就越大。

以美国的发电情况,美国也造不出能和中国JF-22风洞匹敌的风洞。

没有足够先进的风洞,就不足以支撑美国设计带鸭翼的战斗机。

值得一提的是,美国F-35战机的早期设计里,其实是有鸭翼的。但后来美国实在没法搞定鸭翼技术,因此最后诞生的F-35战机,就是一款没有鸭翼的“肥电”。

带鸭翼的早期F-35战机设计

歼-20的其它优势

其实除了鸭翼带来的升力系数优势外,歼-20相较于F-22战机还有很多其它的优势。

最明显的就是作战半径的优势。F-22战机的最大航程大约为3000公里,作战半径大约为1000公里。

相对比之下,歼-20的最大航程能达到5000公里左右,作战半径为2000公里左右。

美国当年设计F-22战机的时候,需要的是一款部署在东欧地区,能在性能上碾压苏联战机的五代机。

因为美国在欧洲有非常多的机场,F-22战机不用考虑航程问题,因此其航程较短。

F-22战机

但是中国需要考虑这个问题。歼-20需要飞出国门作战,中国在海外又没有机场,那么歼-20自然需要大航程。

然后就是信息化优势。歼-20相较于F-22战机,最大的优势是歼-20可以进行改造。

在歼-20服役这么多年里,它的航电系统、雷达、航发等设备一直在进行升级。

F-22战机机体空间较小,本身升级潜力就有限。再加上美国已经拆除F-22战机的生产线,美国要对F-22战机进行升级就更难了。

F-22战机

到了今天,F-22战机已经无法追上美国空军体系,其实际战斗力已经被美国F-35战机超过,更没法和中国歼-20对比。

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