殲-20的鴨翼氣動布局足夠優秀,難怪在中國航空發展史上留下一筆


作為現役三大量產型五代戰機之一,中國空軍的殲-20之所以贏得了外界的高度認可,其優勢和亮點之一就是獨特的鴨翼氣動布局(也被稱為抬式布局)設計。因為在五代戰機的關鍵性能參數方麵,殲-20的機動性由於受到發動機性能的限製,很難和美製F-35、F-22相媲美。為了保證殲-20的超音速飛行和超機動性能力,中國航空設計團隊借助鴨翼設計,讓戰機具備了獨特的升力體機型,以此彌補了最根本的發動機短板。
總體來說,對於目前已經研發出五代戰機的中美俄三國來說,盡管設計風格和理念有著明顯差異,但在遵循五代戰機標準方麵卻有異曲同工之妙。簡而言之,五代戰機就是要在確保隱身飛行和超音速飛行能力的前提下,保證“大升力、小阻力”的設計結構,進而讓戰機擁有超機動性飛行能力。對於這一點來說,在發動機領域具備先天優勢的美俄兩國無疑走在了世界前列。以全球首款五代戰機F-22來說,美國人實現這一技術特點的設計方案堪稱簡單高效。憑借著F119-PW-10這款功率強大的航空發動機,再加上矢量噴口設計,就足以解決一切問題。
相對而言,負責研發製造殲-20的成飛設計團隊,曾經一度為航發而發愁。因為無論是引進的俄製AL-31F改型發動機,還是國產渦扇-10B,都無法滿足動力方麵的需求。在集思廣益、開創思維之後,設計團隊終於在氣動布局上找到了突破口。首先,殲-20采用了別具一格的中遠距鴨翼設計。
由於殲-20是上單翼構型,有利於實現翼身融合的升力體構型,並且可以兼顧到內置側彈艙的設計,因此整個鴨翼位置與機翼處於同一水平麵。在此基礎上,殲-20的鴨翼位置還專門設計了一個邊條結構,其作用除了可以提升前緣部分的渦升力之外,還有助於推遲機翼分離的發生和發展,這種尖拱形邊條與鴨翼氣動布局的組合,就最大限度保證了升力最大係數的產生。
“殲-10之父”宋文驄院士曾經就在其發布的論文中提到,采用鴨翼布局的戰機,其最大升力係數要比一般戰機高出49%,而像加入了邊條設計的殲-20,更是要比常規戰機超出60%。截至目前位置,美製F-22戰機盡管也采用了邊條設計,但其邊條麵積非常小,再加上戰機進氣口上方唇口後掠角度同樣不大,由此帶來的升力係數就十分有限了,僅僅在1.5左右。綜合來說,在現役所有機型中,殲-20 最大升力係數可以說達到了世界一流水平。因此,在超超音速飛行狀態下,其遇到的阻力也最小。
去年,殲-20總師楊偉在接受媒體采訪時曾經提到,從世界航空發展的潮流來看,戰鬥機未來將著重體現機械化、信息化、智能化三大特色。特別是在超視距作戰成為主流的當下,曾經一度備受重視的超機動性已經越來越被淡化。這也意味著,在近距離狗鬥頻率越來越低的前提下,繼續在發動機方麵過於追求,其實意義並不大。從這個觀點也可以推測,由於殲-20的鴨翼氣動布局已經足夠優秀,未來繼續換裝新型矢量發動機的概率也將越來越小。
因此,傳說中的渦扇-15大推力矢量發動機,是否能夠得到換裝,依然還存在不小的疑問。與此同時,在殲-20氣動布局設計大獲成功的前提下,包括殲-10、殲-15係列等多款國產戰機目前也均采用了鴨翼氣動布局。可以說,僅僅是這一項創新設計,就在中國航空發展史上留下了濃墨重彩的一筆。