中國完全可以采用低風(fēng)險(xiǎn)低成本的中型5代,武器掛載采用類似隱身武器繭包的設(shè)計(jì),重量依然不小,無論是任務(wù)擴(kuò)展性還是隱身都遠(yuǎn)不如重型的。
中國從沒有獨(dú)立研發(fā)重型機(jī)的經(jīng)驗(yàn),這一次,卻是例外!96臺海危機(jī)的陰影一直在我們心頭。進(jìn)攻性是不能不具備的需求!
2 采用什么樣的外型?
1996之后,是時候檢視我們對策了。中國的研究人員仔細(xì)考察了F22的設(shè)計(jì),同時原蘇聯(lián)S37和米格1。42驗(yàn)證機(jī)先后暴光,但是對于我們自己的飛機(jī),設(shè)計(jì)人員對于落后的工業(yè)體系依然心中無數(shù)。
采用類F22的常規(guī)布局是最穩(wěn)妥的,但是中國和俄國都意識到:在材料和發(fā)動機(jī)落后的情況下,常規(guī)布局是沒有指望能夠與F22對抗的。在2000年前,中國與俄國在技術(shù)方開展了合作,但是沒有就第5代戰(zhàn)斗機(jī)達(dá)成任何一致。可以肯定,在611所宋總的《一種小展弦比高升力飛機(jī)的氣動布局研究》發(fā)表之前,中國已經(jīng)對第5代戰(zhàn)機(jī)的基礎(chǔ)進(jìn)行了大量的研究,但是對于采用哪一種構(gòu)型還沒有確定。

這里懶的寫,套用某大佬的原話:“宋老《一種小展弦比高升力飛機(jī)的氣動布局研究》論文中援引的方案是611上世紀(jì)90年代中期對四代氣動探索的一個過程成果,該方案的渦升力設(shè)計(jì)重點(diǎn)仍然在翼面形式的邊條、鴨翼、機(jī)翼的氣動耦合上;菱形機(jī)頭出于隱身和大迎角偏航穩(wěn)定性的優(yōu)勢被引入設(shè)計(jì)中,但尚未很好的融入整個布局,機(jī)頭渦被認(rèn)為是鴨翼渦的一個不利干擾因素。今天的殲-10氣動是早期眾多方案中較為穩(wěn)妥的一個,沿用了殲-9計(jì)劃中大量現(xiàn)有的風(fēng)洞資料,而更激進(jìn)的雙三角翼方案因?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)過大而被放棄;《小展弦比》一文中的邊條翼鴨式布局方案應(yīng)該就是由早年落選的鴨式雙三角翼方案逐步演化而來。”
宋老《一種小展弦比高升力飛機(jī)的氣動布局研究》在那時只是一種備選方案,沈飛也提出了自己的方案,在競爭中,沈飛601所似乎批評了鴨式布局的缺陷(以下會提到),闡明了三翼面對于配平,機(jī)動和升力的好處。但是有幾個問題是無法回避的:三翼面對于RCS的增加比鴨式和常規(guī)布局復(fù)雜,對于阻力的增加更是發(fā)動機(jī)不能承受之重的。對此,601所似乎還有常規(guī)布局作為后備,正是他們自己的不確定性和無絕對把握使他們輸?shù)袅酥匦蜋C(jī)的競爭。
但是,611所的方案比常規(guī)布局更具有挑戰(zhàn),為此,據(jù)說611下了軍令壯,于是殲20開始了它的真正腳步。
鴨式布局自然意為在前機(jī)身兩側(cè)有一對鴨式前翼,世界強(qiáng)國就有初步的研究,鴨式的布局在二戰(zhàn)前就有研究,在1960年代蘇聯(lián)也對米格21進(jìn)行了深入的驗(yàn)證。但它們都失敗了,鴨式非常規(guī)布局一直沒有起步。而中國在力圖擺脫蘇聯(lián)影響的1960年代,也對所謂“抬”布局進(jìn)行了大量的研究。鴨式布局不是垃圾,但更不是超級布局,在1980年代前,飛控技術(shù)還不能解決鴨布局帶來的問題。只有在電子與氣動技術(shù)真正成熟起來,鴨式布局才遍地開花。
在這里我們依然引用大佬的原話:“到60年代初,二代戰(zhàn)斗機(jī)的氣動布局設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)仍是保持附著流型以避免和抑制氣流分離;但對機(jī)動性的追求要求可使用迎角不斷加大,分離不可避免。隨著近距耦合固定鴨翼的瑞典SAAB-37戰(zhàn)斗機(jī)將渦升力的應(yīng)用實(shí)用化,實(shí)現(xiàn)了對氣流分離的控制和利用,脫體渦流型開始被廣泛的應(yīng)用直到今天。戰(zhàn)斗機(jī)對渦升力的應(yīng)用,主要是依靠氣流從渦流發(fā)生器(鴨翼,邊條)前緣分離出穩(wěn)定的漩渦,高速旋轉(zhuǎn)的氣流提高了機(jī)翼表面的負(fù)壓,漩渦強(qiáng)度隨迎角增大而增大,產(chǎn)生很大的渦升力,在升力線斜率上表現(xiàn)出明顯的強(qiáng)烈性,非線性。因此渦升力在帶來巨大升力收益的同時,也對戰(zhàn)斗機(jī)的控制技術(shù)提出了同樣巨大的挑戰(zhàn)。從對渦升力的應(yīng)用水平(同時也大致代表了主動控制水平)來看,三代機(jī)的氣動水平可以劃分為三個階段。第一個階段以F-15為典型,這種早期的三代機(jī)并沒有渦流發(fā)生器,沒有應(yīng)用渦升力,靜穩(wěn)定布局,控制增穩(wěn);第二個階段是F-16(真正的第一款三代戰(zhàn)斗機(jī))和蘇-27,以小邊條作為渦流發(fā)生器是其共有的特征,并開始放寬靜穩(wěn)定度,模擬電傳足以滿足控制需求;第三個階段,一方面是使用大邊條的F/-18E/F和我國的FC-1,另一方面是使用可動鴨翼的歐洲臺風(fēng),陣風(fēng),鷹獅和我國的殲-10,這個階段的戰(zhàn)斗機(jī)都已經(jīng)采用高度靜不穩(wěn)定設(shè)計(jì),模擬電傳已經(jīng)不能滿足需求,數(shù)字電傳成為標(biāo)準(zhǔn)配置?偟膩碚f,越大的氣動收益,就有越大的控制難度和風(fēng)險(xiǎn)。在常規(guī)布局戰(zhàn)斗機(jī)中,作為俯仰操縱面的水平尾翼一般處在機(jī)尾的位置,在很多型號上為了追求最大的控制力矩,平尾還要延伸到尾噴管以后,一定程度上可以近似的認(rèn)為氣流經(jīng)過平尾以后便不再對飛機(jī)本身造成影響;而鴨式布局中作為俯仰操縱面的鴨翼放置在機(jī)翼之前,經(jīng)過它的氣流還要持續(xù)的參與進(jìn)整個機(jī)身的流場,尤其是鴨翼還身兼渦流發(fā)生器的作用,鴨翼狀態(tài)改變直接導(dǎo)致機(jī)翼上方渦流體系的變化,因此鴨翼偏轉(zhuǎn)對整機(jī)的影響遠(yuǎn)比平尾來的復(fù)雜而劇烈。常規(guī)布局并非對渦流發(fā)生器兼具氣動操縱能力的優(yōu)勢沒有認(rèn)識,比如像可動鴨翼靠攏的可動邊條技術(shù),但是因?yàn)樾芎痛鷥r(jià)的問題并沒有實(shí)用化。更為復(fù)雜而劇烈的影響,就意味著更大的潛力。全動鴨翼的鴨式布局戰(zhàn)斗機(jī)在氣動理論上和主動控制水平上的需求遠(yuǎn)高于常規(guī)布局,包括三代后期的大邊條常規(guī)布局。這也是該類飛機(jī)普遍出現(xiàn)晚,飛行性能好的一個原因;一度有人把使用全動鴨翼的鴨式布局稱為三代半布局,如果僅僅從氣動和主動控制技術(shù)看,這個說法不無道理。”
但是凡事都有兩個方面:鴨式布局會帶來巨大的好處,但是鴨式布局不等于超機(jī)動,而是帶來比常規(guī)布局更好的渦升力和靜不穩(wěn)定。對于發(fā)動機(jī)羸弱的國家來說,這是福音。但是也存在很多麻煩,除過飛控的復(fù)雜外,還有一個難以解決的地方。鴨翼可以有兩個作用:1、提供可控的渦升力,2、配平和俯仰控制?煽販u升力在前面已經(jīng)提到,配平和俯仰控制是另一個巨大的作用,這正是鴨式戰(zhàn)機(jī)對比常規(guī)布局最難以解決的地方。
任何飛機(jī)有重心和升力中心,要是兩者完全重合,飛機(jī)在天上就是平衡的。鴨翼雖然這兩個作用都可以做到,但不同位置的鴨翼對兩者有所側(cè)重。僅僅對于鴨翼的放置,就是令人頭疼的問題。














