歼-20的鸭翼气动布局足够优秀,难怪在中国航空
作为现役三大量产型五代战机之一,中国空军的歼-20之所以赢得了外界的高度认可,其优势和亮点之一就是独特的鸭翼气动布局(也被称为台式布局)设计。因为在五代战机的关键性能参数方面,歼-20的机动性由于受到发动机性能的限制,很难和美制F-35、F-22相媲美。为了保证歼-20的超音速飞行和超机动性能力,中国航空设计团队借助鸭翼设计,让战机具备了独特的升力体机型,以此弥补了最根本的发动机短板。
总体来说,对于目前已经研发出五代战机的中美俄三国来说,尽管设计风格和理念有着明显差异,但在遵循五代战机标准方面却有异曲同工之妙。简而言之,五代战机就是要在确保隐身飞行和超音速飞行能力的前提下,保证“大升力、小阻力”的设计结构,进而让战机拥有超机动性飞行能力。对于这一点来说,在发动机领域具备先天优势的美俄两国无疑走在了世界前列。以全球首款五代战机F-22来说,美国能实现这一技术特点的设计方案堪称简单高效。凭借着F119-PW-10这款功率强大的航空发动机,再加上矢量喷口设计,就足以解决一切问题。
相对而言,负责研发制造歼-20的成飞设计团队,曾经一度为航发而发愁。因为无论是引进的俄制AL-31F改型发动机,还是国产涡扇-10B,都无法满足动力方面的需求。在集思广益、开创思维之后,设计团队终于在气动布局上找到了突破口。首先,歼-20采用了别具一格的中远距鸭翼设计。
由于歼-20是上单翼构型,有利于实现翼身融合的升力体构型,并且可以兼顾到内置侧弹舱的设计,因此整个鸭翼位置与机翼处于同一水平面。在此基础上,歼-20的鸭翼位置还专门设计了一个边条结构,其作用除了可以提升前缘部分的涡升力之外,还有助于推迟机翼分离的发生和发展,这种尖拱形边条与鸭翼气动布局的组合,就最大限度保证了升力最大系数的产生。
“歼-10之父”宋文骢院士曾经就在其发布的论文中提到,采用鸭翼布局的战机,其最大升力系数要比一般战机高出49%,而像加入了边条设计的歼-20,更是要比常规战机超出60%。截至目前位置,美制F-22战机尽管也采用了边条设计,但其边条面积非常小,再加上战机进气口上方唇口后掠角度同样不大,由此带来的升力系数就十分有限了,仅仅在1.5左右。综合来说,在现役所有机型中,歼-20 最大升力系数可以说达到了世界一流水平。因此,在超超音速飞行状态下,其遇到的阻力也最小。
去年,歼-20总师杨伟在接受媒体采访时曾经提到,从世界航空发展的潮流来看,战斗机未来将着重体现机械化、信息化、智能化三大特色。特别是在超视距作战成为主流的当下,曾经一度备受重视的超机动性已经越来越被淡化。这也意味着,在近距离狗斗频率越来越低的前提下,继续在发动机方面过于追求,其实意义并不大。从这个观点也可以推测,由于歼-20的鸭翼气动布局已经足够优秀,未来继续换装新型矢量发动机的概率也将越来越小。
因此,传说中的涡扇-15大推力矢量发动机,是否能够得到换装,依然还存在不小的疑问。与此同时,在歼-20气动布局设计大获成功的前提下,包括歼-10、歼-15系列等多款国产战机目前也均采用了鸭翼气动布局。可以说,仅仅是这一项创新设计,就在中国航空发展史上留下了浓墨重彩的一笔。