聊聊舰载机气动布局的一些问题_风闻

其实这个话题已经聊过多次，最近看一些人讨论LCA上舰，然后网络上一些人开始讨论鸭式布局上舰的优势和常规布局上舰所谓的劣势，发现很多讨论中出现不少错误的看法，这里就再说一下，因为发现不少讨论有错误的概念，这里简单说一下：

1、各种气动布局都可以上舰，只是上舰时都有相关的特殊处理

   到目前为止，常规布局（包含变后掠翼）、鸭式布局、无尾三角翼布局、飞翼布局都上过舰，所以各种气动布局都可以上舰，这是毫无疑问的。但是，所有气动布局上舰时，都得对气动参数做出调整，以满足舰载机低速气动要求，这才是关键。

2、鸭式布局上舰：鸭翼偏转配平、增升措施、擦地角等问题

   鸭式布局增升配平，一些人认为增加鸭翼偏转就可以，这显然有问题。鸭式气动布局中，俯仰控制是由鸭翼和襟副翼共同完成，襟副翼偏转角度加大后，必然造成鸭翼也要偏转。一些人看到当前鸭式布局飞机在起降时鸭翼偏转看上去不大，就认为鸭翼可以增大偏转角度，这是有问题的。鸭翼和机翼之间是有相互气动影响，机翼对鸭翼造成上洗，这本身就增加了鸭翼的气动迎角，使得鸭翼的真实迎角比目视看到的仰角要大，所以再增加迎角就可能让鸭翼失速，并不像一些人想象的那样可以增加很大偏转角度。从舰载机着舰过程来看，需要保留一定的操纵余量来进行着舰线路纠正，鸭翼、襟副翼都不会偏转到最极限角度，那样一旦着舰出问题，就无法修正了。

   这里需要指出一个特殊的鸭式布局舰载机即阵风，阵风的鸭翼是鸭式气动布局飞机中相对比例最小的，鸭翼后掠角比较大，这么小的鸭翼和后掠角，使得其可用迎角更大，所以我们会看到阵风鸭翼迎角要比其它鸭式布局的鸭翼在起降时偏转角度要大。其它鸭式布局飞机的鸭翼后掠角和面积大小与阵风不同，无法像阵风的鸭翼那样偏转比较大迎角。

   对于鸭式布局飞机来说，增升的最佳措施仍然是增大着舰迎角，尤其是强调鸭翼涡和机翼涡耦合的气动布局，因为需要一定的迎角去产生涡。这里还需要说一下，涡增升并不是迎角越小就产生涡越好，因为涡产生的代价就是阻力。另外鸭翼毕竟相当于小的机翼，其展弦比是和边条无法比的，边条可以在更小迎角小产生涡，鸭翼更接近翼稍涡，需要的迎角更大。这几方面因素综合后，鸭式布局应该选择稍大一些迎角上舰更为合适。增大着舰迎角后就需要考虑擦地角，擦地角并不是只考虑在甲板停放时的擦地角度，而是需要考虑着舰冲击下是否让机尾和发动机喷管是否擦地，因为舰载机降落时的下沉速度很大，有的能达到7米/秒，这意味着会大幅度压缩起落架，如果起落架缓冲行程不够，那么就有可能擦地。为了增加擦地角，只靠增加起落架长度是不可取的，因为起落架长度增加后，上下机和挂弹、维护都很麻烦，所以舰载机会选择缩短机身长度，这样飞机尾部和起落架距离缩短，也可以增加擦地角度。我们看阵风战斗机机身就比较短，美国NATF-23的鸭式布局方案，机身也比较短，短机身有利于增加着舰迎角，这对鸭式布局增升很有好处。

2、常规气动布局上舰：平尾负升力、增升

   常规布局平尾负升力，这是非常古老的看法。一直以来有人说常规布局平尾负升力，这已经是很老的黄历了。从F-16开始，常规布局在放宽静稳定性后，平尾在平飞时就不再是负升力了，而是提供正升力，所谓放宽静稳定性的气动收益，其中就包括这个收益。

   对于常规布局舰载机，增升措施通常是把襟翼面积做的比陆基飞机更大，这样放下襟翼时升力更大，这样会带来更大的低头力矩，可以通过飞控的放宽静稳定性来让平尾不去负升力配平，或者说平尾负升力不像静稳定那样产生更多负升力。常规布局放下襟翼增升是增加了机翼弯度，所以机身的迎角就可以比较小，这有利于保证着舰下视线，擦地问题也相对好解决。

3、关于歼-20上舰：增升和多涡

  歼-20能不能上舰，不能说不能，但很难说很合适。歼-20是为了超音速巡航设计的一款机型，其低速性能是靠增加迎角来满足的，但是这个低速性能是飞在空中的性能，并不是起降时候的小迎角情况。歼-20起降时的襟副翼放下角度不大，一些人或许认为襟翼还可以继续增大角度来增升，个人估计恐怕不行，因为前面的鸭翼迎角再增大就可能失速：歼-20的机翼和边条都会给鸭翼造成上洗，鸭翼当地迎角已经够大了。

  一些人认为歼-20有多个涡来融合增升，的确歼-20有多个涡，但并不是涡越多越好，涡的分布和数量要综合考虑。早期歼-20的鸭翼前面有个小的边条，后来取消了，就是因为那个地方的涡可能带来了危害，我估计是那个涡冲击大鸭翼根部让鸭翼颤震，所以取消了该结果。其实，那个被一些人成为边条的结构，我个人认为最初设计并不是让其产生涡，而是让该结构对鸭翼转轴遮挡降低雷达发射，后来出现的涡可能是不需要的，所以就取消了。

  歼-20在鸭翼和机翼之间有比较大的边条，一些人认为该边条也能增升。的确该边条能增升，但是在小迎角时能否增升需要分析。就鸭式布局也有边条来说，阵风也有小边条、台风战斗机也有边条附件，由此可见边条对于鸭式布局也是有帮助的，不过边条到底是为小迎角服务还是大迎角服务呢？我个人认为可能是为大迎角服务的。我们知道，鸭式布局大迎角低头时，是要靠鸭翼卸载来低头，也就是鸭翼下偏，这样会降低鸭翼涡，如果没有边条，那么鸭翼涡从机翼上消失或降低，将有可能造成机翼失速，而如果此时有边条继续提供涡，则机翼不会失速，而鸭翼升力降低让飞机可以低头，这或许就是边条的重要作用。边条在鸭式布局上为何不能在小迎角增升？这是因为小迎角时鸭翼对边条产生下洗，造成边条位置处的真实迎角减小，从而使得涡难以生成，只有当机身迎角足够大或者鸭翼偏转让边条的真实迎角满足涡产生条件时，边条才有涡增升。