目前全世界一共有4款被承认的五代机,分别是中国的歼-20,美国的F-22和F-35,以及俄罗斯的苏-57。
这4款战机中,只有中国的歼-20有鸭翼设计。这就导致歼-20在刚诞生的时候,一度被很多人视为是落后的象征。
歼-20战机
鸭翼的作用
说到我国的歼-20为什么设计鸭翼,不少人认为这是其发动机动力不足的无奈之举。
美国的F-22和F-35用的都是很先进的发动机,力大砖飞,所以不需要鸭翼设计。
但其实这种观点是错误的,歼20的鸭翼设计并非当时的无奈之举,它和动力的关系不大,鸭翼布局带来的优势是能提升战机的升力。
当战机迎角飞行时,能获取更大的向上升的力,就能让战机更快的抬升或者是翻滚。
歼-20战机
因此理论上来说,使用了鸭翼的战机会比没有用鸭翼的战机的机动性强。
我国歼-20在使用了鸭翼的情况下,升力系数能达到2.0。美国的F-22战机没有设计鸭翼,升力系数就只有1.6~1.7左右。所以从机动性上讲,歼-20是要优于F-22战机的。
至于很多人认为的歼-20使用了鸭翼导致影响了其隐身能力,这个其实也是错误的认知。
影响战机隐身能力的因素除了隐身涂料的好坏外,还有战机的展开表面积。
也就是说如果五代机是一个纸飞机的话,将这张纸飞机拆开,这张纸有多小其隐身能力就有多强。
歼-20战机
因此像中国和美国已经服役的五代机,其机体表面都非常光滑,一点焊缝和铆钉的痕迹都没有。其原因就是飞机表面的缝隙会增加飞机的展开表面积,削弱其隐身能力。
这时候我们再来看鸭翼,很多人认为鸭翼会破坏歼-20的隐身能力,就是因为鸭翼那复杂的结构会导致其有更多的“缝隙”,导致其隐身能力降低。
但是如果中国的加工工艺足够强呢?毫无疑问,当中国有足够高的加工工艺时,歼-20上的鸭翼就不影响其隐身能力。
并且说到战机展开表面积的时候,还有一个大众通常会忽略的地方,那就是战机的内置弹舱。
歼-20战机打开弹舱
歼-20在发射空空导弹时,是能把弹舱门关起来的(侧弹仓)。它发射导弹的流程是打开弹舱门——导弹弹出——弹舱门关闭——导弹发射。
美国不管是F-35还是F-22战机,都不能做到发射导弹时内置弹舱门关闭。它们发射空空导弹的流程是打开弹舱门——发射导弹——弹舱门关闭。
当五代机的弹舱门打开时,它的内置弹舱就会暴露在外,这会极大的增加战机的展开表面积。
所以歼-20的隐身能力不仅不弱,而且在发射空空导弹的时候,其隐身能力还要强于美国的F-22战机和F-35战机。
歼-20战机发射导弹概念图
如此看来,鸭翼不仅不是落后的设计,反而是非常优秀的设计,是各国达到加工水平后应该追求的设计。
美国也曾追求鸭翼
事实上美国当年在设计F-35战机的时候,其早期方案是有鸭翼设计的。
带鸭翼的F-35
但因为一些原因导致了美国没有这么设计,所以现在美国的F-35战机上没有鸭翼。
战机鸭翼的设计难点,是需要设计团队编出一套非常厉害的飞控系统。
鸭翼能够使战机的升力系数提升,但当战机仰角飞行时,鸭翼也会带动周边气流,带来极为复杂的表面气流,导致飞机临近失控。
这时候就需要一套非常厉害的飞控系统调整飞机姿态,不然飞机就有失控失速的风险。
而飞控系统这种东西,又严重依赖于一个国家的风动系统、模拟软件以及高性能计算机。
在上世纪80~90年代时,当时人类的电器工业还很落后,所以美国设计F-22战机时,不敢往上面加鸭翼设计。
后来到设计F-35战机,有那个设计能力了,美国又因为各方面原因没有给F-35加上鸭翼。
在冷战后的美国眼里,苏联解体后它就天下无敌了,所以不需要F-35有太强的机动性。
F-35战机
再加上F-35要控制成本,设计鸭翼需要更多的设计成本,所以美国选择了一条求稳的道路,就没有给F-35设计鸭翼。
中国的战机需要鸭翼
美国不需要给战机设计鸭翼,但中国需要。歼-20的定位,就是要在美国的F-22和F-35战机面前争夺制空权。
在歼-20诞生的时代美国还是很强的,正所谓“料敌从宽”,在美国当时对中国有巨大军事优势的情况下,中国必然要在歼-20的设计上精益求精。
此外还有一件事影响了歼-20上的鸭翼设计,那就是美国对F-22升力系数的谎言。
F-22战机
美国在F-22量产后,一直对外宣称F-22的升力系数可以达到2.0。
对于这个超级大国的宣传,中国一直深信不疑,所以在设计歼-20的时候死命往上堆升力系数,在设计了鸭翼后终于让歼-20的升力系数达到了2.0。
然而后来F-22的真实性能数据曝光,其升力系数只有1.6~1.7左右,压根没有2.0,但我国歼-20的设计已经木已成舟。
当然,按照我国当时“精益求精”的精神,就算F-22战机的升力系数没有2.0,我国大概率还是会往上设计鸭翼。
F-22战机
一方面在战机的飞控系统能满足要求的情况下,有鸭翼就是比没有鸭翼强,那成飞自然要给歼-20设计鸭翼。
另一方面,成飞在歼-10上已经设计过鸭翼了,所以有相当丰富的经验。在歼-20身上设计出鸭翼会让其性能更强的情况下,在歼-20上使用鸭翼设计也不算激进的做法。
歼-20战机
所以对当年的成飞,乃至对面临着极大外部军事压力的中国而言,歼-20搞鸭翼设计就是板上钉钉的事情了,而在多年后的如今,歼20的鸭翼布局也使这款战机成为了超越同行的关键。
参考资料:
【1】人民网·《战机“隐性”翅膀那些事儿》
【2】澎湃新闻·《歼20升力系数世界第一,气动布局的先进程度超乎想象》
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