聊聊鹘鹰（FC-31）的气动和定位_风闻

   对于鹘鹰，网络上常见的一句话就是气动平庸，或许在一些人心目中常规布局已经与平庸画上了等号，在不少网民心目中，鸭式布局被推倒很高位置，所以得出常规布局如何如何，就见怪不怪了。那么，气动到底应该怎么衡量，鹘鹰的气动到底如何，鹘鹰到底如何定位，还是先分析分析吧。

   一、气动设计分析

      气动内容涉及很多，那么应该从哪里着手？套用方宝瑞主编的《飞机气动布局设计》中的关于机翼设计在气动的重要程度论述（见下图），还是从机翼着手来看：

（上图）机翼设计是气动布局的一个重要问题

    （1）机翼设计分析

     机翼的设计涉及到两方面，一个是翼形（机翼的形状），一个是翼型（机翼剖面形状），这两者对机翼都有很大影响，所以这两方面内容都简单看一下。先看翼形，即机翼的外部几何形状。

     众所周知F-35的机翼前缘后掠角是35°，南航的一个硕士论文中提到F-35的机翼后缘前掠15°，原则上这种外观直接能测量的数据应该不会有太大错误。鹘鹰对应数据是多大呢？由于没有鹘鹰2.0的非常正的俯视图或者仰视图，在2016年本人购买了一个鹘鹰2.0模型，可以在模型上测量。测量结果是：机翼前缘后掠角40°，后缘前掠15°。

（上图）在机翼上用绳子连接左右翼稍，画下垂直机身轴线的线条，用量角器测量。

   鹘鹰公布翼展示11.5米，比F-35的10.8米大0.7米，加上机翼后掠角大，鹘鹰的机翼根部弦长久大于F-35，总体机翼面积就更大。这样带来的结果是：单纯机翼气动来说，翼载荷鹘鹰小于F-35，超音速阻力鹘鹰机翼也有可能小于F-35。

    我们接着看翼型，翼型是机翼剖面，这个很难直接看到，但是仍然可以根据制造和前缘襟翼下偏看个大概。先看前缘襟翼下偏看到的机翼前缘剖面：

（上图）襟翼下偏露出机翼根部前缘厚度 

   从上面图可以看出，F-35机翼最厚，鹘鹰稍薄，F-16最薄。但是需要注意的是，F-16那个位置是机翼和边条过渡区域，看到部分是对边条的切线，所以很尖，下面这张图装配图能够看到F-16的机翼剖面。

（上图）F-16的机翼剖面

     F-16的机翼算是NACA64系列，根据方宝瑞书中所叙述，相对厚度是4%。实际图上看机翼厚度的确不厚，但这个厚度还是能够挂载几吨弹药或者副油箱，所以很多军迷担心的SU57中央升力体强度如何如何，可以说是有点杞人忧天了。

     NACA64属于所谓层流翼型，很多战斗机使用，但实际上都不是直接用NACA64，都会有修形。另外现在计算流体力学发展，翼型可以根据压力分布需要来进行设计，不再是单纯的经验。另外还有就是翼型涉及到飞机性能，所以一些翼型数据不再公开，只能用以前的翼型来简单推断对性能的影响。南航硕士论文中提到F-35的翼型也是NACA64系列，不过机翼相对厚度是6%，可以说相对厚度比F-16高了50%，看图的确F-35机翼相对厚度较厚。

   F-35机翼厚是有原因的，因为F-35B型号的存在，使得F-35的机长较短，让弹舱和发动机重叠，增加了机身中部截面，起落架都得安排在机翼下，而F-35B还需要从发动机引气在垂直降落时进行左右平衡，发动机引气管就很粗，喷气口还在起落架外侧，而引气管道要穿过机翼，机翼需要一定厚度来保证结构强度。

（上图）注意看F-35B从发动机引气通过从机翼穿过向下喷实现左右平衡

（上图）F-35B从发动机引气管道很粗，管道上下还得布置承力件来保证强度，机翼厚度就得厚

     F-35B的机翼下喷口位置弦长大约4.2米（从图上粗略测），4.2米的6%是25.2厘米，容纳喷口有点紧张，注意看F-35B的喷口周边有些稍稍向下凸出机翼下表面，说明这个厚度还是能够容纳管道的。

（上图）由于喷管的存在，机翼就必须有一定的厚度

    F-35机翼厚度大对F-35B也是有利的，因为机翼厚度大后，亚音速同样面积机翼升力就大，这样机翼面积可以做小，能够降低一定的结构重量，譬如AV-8鹞式战斗机的机翼就厚。另外机翼厚也便于设置机翼油箱，F-35希望有大内油，部分燃油就装到机翼中。

    鹘鹰则和F-35有比较大区别，没有看到鹘鹰机翼的装配图，所以厚度只能通过机翼侧面来看，下图能够看出明显比F-35要薄：

（上图）鹘鹰机翼侧面看肯定比F-35要薄

     鹘鹰没有F-35B那样的要求在机翼内布置喷气管道，所以有条件薄一些。另外鹘鹰将起落架收起到机身侧面空间，机翼下面非常平整，没有凸起物，所以可以让厚度薄一些。

（上图）可以看出鹘鹰机翼下面没有F-35的容纳起落架和喷口等凸起

      上面图可以看出鹘鹰机翼相比F-35比较干净，但这并不表明鹘鹰机翼就非常薄。个人估计应该和F-16的机翼相对厚度差不多，估计是4%，这样的厚度可以确保鹘鹰宣传的机翼下挂载6吨载荷能够实现。

      综合来看，F-35的较小机翼后掠角、较厚的机翼都不利于超音速，机翼面积小不利于空优机动。但翼载大对低空突防是有利的，厚机翼对续航能力也是有利的，也能很好满足F-35的以攻击为主的定位。相对而言鹘鹰设计就像F-16，机翼下都很干净，机翼前缘后掠相同，估计厚度也相同，所以亚音速机动性方面考虑肯定不少，比F-35更偏向空中优势。

    （2）长细比分析

     我们接着再看长细比，宋老在《小展弦比》论文中提到了四代机对长细比的要求，在宋老考虑中超巡是要保证的，所以我们看到J-20的长细比应该是三种重型机中最大的。那么鹘鹰长细比怎样呢？长细比是长度与圆柱回转半径之比，我们只是粗略估计，并不需要那样算，只要能按照同样算法找几种机型的这个比值就行。

    这里假设鹘鹰装填密度和F-35、F-22相同，F-35起飞重量按照21.5吨算，F-22按照27吨算，鹘鹰按照空重12.5吨，内油7吨，载弹1吨，飞行员和其他重量0.5吨算，起飞重量是21吨（假设内油加满，内置弹舱装空空弹）。我们假设三种飞机的沿着机身轴线剖面都是成理想分布，那么将重量除以长度再开根号，折算成与回转半径成比例的一个数，然后这个数再与长度去对比，就能看出大概长细比。

   根据上面的算法，F-22计算的结果是：15.8，F-35是：13.4，鹘鹰是15.7。计算结果和大家眼睛看到的是一致的，F-35是个胖子，而鹘鹰的长细比和F-22相当，由此可以看出鹘鹰对机动性还是有很看重的。鹘鹰的1.8马赫最大速度比F-35的1.6马赫大，很显然与长细比有关。

     二、鹘鹰定位分析

        综合机翼（翼型和翼形）设计和长细比来看，鹘鹰的气动明显在空优上的考虑，但这不等于鹘鹰对攻击的忽视。从攻击角度来看，四代机需要内置一定大小的弹药，我们能够看到鹘鹰弹舱在机身腹部占的比例相当大，和F-22、J-20比例最大：

（上图）鹘鹰弹舱在机身腹部占的面积比两款重型机都大

    实际上，鹘鹰弹药需要考虑和J-20兼容，毕竟专门给一款机型开发弹药太费事。以前就估计过，鹘鹰的弹舱长度在4.5米左右，剩下主要看弹舱深度，不少人对鹘鹰弹舱深度状况有怀疑，就这点进行分析。

    （1）机身厚度：J-20进气道上面几乎是平的，厚的是机身轴线上方部位。鹘鹰进气道上方是斜向上的，再往后还有凸起。

机身侧面看鹘鹰比J-20薄，但薄的程度并不是很大，这说明可以为弹舱提供一定的深度空间。

（2）鹘鹰进气道入口下面是成倾斜，也就是说进气道往后向下倾斜，给弹舱提供一定深度，加上进气道往后向上走，从而给进气道前面留下空间，容纳导弹和炸弹的弹头部位。

（3）鹘鹰弹舱后部到发动机之间的距离与F-22弹舱到发动机之间距离相当，F-22的弹舱后部深度能够容纳500公斤炸弹，鹘鹰弹舱深度也应该可以做到。（见前面图）

    由上面分析可以看出，中航在2016年珠海航展提到内置弹舱能挂载2吨，下面这些图并不是吹牛，而是能够真正做到的。

    根据前面机翼后掠角、前掠角、翼展的大小，个人估计鹘鹰机翼面积大约50平方米，假设正常起飞重量是21吨，翼载是大约是420kg/m²，和F-16C Block 50的12吨起飞重量时的翼载荷430kg/m²挺接近，属于攻击和空优兼顾。

   综合上面来说，可以明确的说鹘鹰是多用途战斗机，这和中航的宣传是一致的。鹘鹰这个定位存在很大问题么？我们看现在的三代半和新四代机，基本都是这样的定位，因为这样任务灵活性很大，可以根据任务需要进行灵活的切换。

    最后，需要指出的是，战场作战是集团作战，各种空中任务、各种攻击任务都很多，而不仅仅是空战任务，而即便是空战任务，也都存在难以预知对方何时发起攻击的问题，很多时候需要空中有飞机能进行巡逻防御。有关重型机和中型机的相关事项，可以看本人文章：《到底应该如何来衡量重型和中型战斗机？》  https://user.guancha.cn/main/content?id=65029