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中国独创的歼20气动布局有多牛？为它值得牺牲隐身！[8P]

3月20日上午，在十三届全国人大一次会议闭幕会前的代表通道上，全国人大代表、中国航空研究院副院长、歼-20战斗机总设计师杨伟就歼-20的发展回答记者提问时表示，我们在世界上独创的歼-20的升力体边条鸭式布局，使得飞机既有很好的隐蔽性，又有很好的超音速和机动飞行能力，使得它既能飞得更远，又能承载更多武器。

关于升力体边条鸭式布局这一创新技术，看空天曾在几个月前的《歼-20有一重大科技创新，欧洲航空巨头都在学？》一文中比较详细的进行了阐述。这里，我们再说说歼-20为啥要用这个布局，这个创新是不是独一无二的，它的优势在哪，有没有不足。

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应该说，中国独创的升力体边条鸭式布局是基于中国国情的一种兼顾超声速巡航和亚音速高机动性以及隐身的设计。为了实现超音速巡航，降低波阻，歼-20使用了大后掠角、小展弦比、相对厚度较小且面积较小的机翼，而且采用了大长细比机身，但这个设计与亚音速机动性略显相矛盾。为了提高亚音速机动性，就要想办法提高最大升力系数。这里解释一下，战机的过载与升力系数、速压成正比，而与翼载荷成反比。美国F-22的办法简单粗暴，降低翼载荷就是了，另外加了矢量推力。而对于缺乏大推重比发动机，翼载荷很难降低的歼-20而言，就必须采取提高升力系数的办法。而将升力体、边条和鸭式布局“揉”到一架飞机中，可以极大提高飞机的最大升力系数和升阻比，进而提高其机动性。

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实际上，边条和鸭翼都依靠脱体涡对机翼的有利干扰提升机翼升力。三代机上多单独使用，例如歼-10使用了鸭翼，F-16、苏-27使用了边条。这里要说明的是，同等面积的边条增升效果要好于鸭翼。但鸭翼的可控性较好。另外，边条的采用相当于减小了机翼的相对厚度，增大了有效后掠角，降低了波阻，更加有利于降低超音速阻力。

歼-20为提高超音速机动性和配平阻力，使用了中远距鸭翼，相对于近距耦合鸭翼来说，升力增量相对较小。歼-20的鸭翼的另一个特点是中位鸭翼。歼-20机翼为上单翼构型，这是出于至少两方面因素考虑：一方面机翼（当然也包括鸭翼）与精心设计的机体构成一个翼身融合的升力体构型，升力体可以产生大约15%-25%的升力增量。另一方面是出于在侧面布置内置弹舱的考虑，导致几乎不可能采用中单翼或者下单翼。这也导致了鸭翼位置与机翼大致在一个平面上，属于中位鸭翼。不过，中位鸭翼对增升效果影响不大，为提高鸭翼涡流对机翼的有利干扰效果，歼-20的鸭翼有一个上反角（歼-10也有这样的上反角）。

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为了进一步增大升力系数，歼-20在鸭翼后又增加了一个大面积的边条。歼-20的边条，也是经历了不断的改进。边条的作用，一方面在于其前缘涡本身的涡升力，另一方面，他与机翼的有利干扰、推迟机翼分离的发生和发展也起着重要作用。因此希望边条涡的强度大和稳定性好。从升力特性上看，尖拱形边条要比三角形边条更好一些。为了最大限度提升最大升力系数，歼-20验证机上的边条是尖拱形边条，在达到最大升力系数后，其升力变化比较平坦，另外其面积可能更大，升力增量略大，但是雷达散射特征较大，且均匀散射。在原型机以及后来的量产型歼-20上，边条改为升力特性稍差的三角形边条（直线型）。从一些飞行中的照片来看，似乎也减小了边条涡对垂尾的干扰，同时提高了飞机的航向稳定性。更关键的是，三角形边条的RCS特性好于尖拱形边条，前者将雷达波向特定方向散射，而尖拱形边条的RCS图更为均匀。

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歼-20同时采用了鸭翼和边条，进一步增大了升力增量，加之升力体的采用（机身纵轴剖面为翼型，可产生较大升力，最典型的应用就是苏-27和苏-57的“中央翼”），使得歼-20战机获得了可能是四代机中最好的升力特性。这一点，无疑是中国设计师的智慧所在。根据宋文骢院士生前的一篇论文显示，鸭式布局的最大升力系数超出常规布局的翼身融合体49%，而鸭式布局加边条则超出了60%，如果再结合升力体机体，最大升力系数是常规翼身融合体的1.8倍。相比之下，F-22由于边条面积较小，而其进气口上方唇口后掠角度又比较小，很难拉出强度较大的稳定的涡，估计其最大升力系数在1.5左右，而苏-27的最大升力系数都已经超过1.6。可以认为，歼-20很可能是目前四代机中最大升力系数最大，超声速巡航阻力最小的机型。

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歼-20的这种布局虽然是中国独创，但也是站在巨人的肩膀上。

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同时利用鸭翼和边条共同提高升力系数，是世界各国飞机设计师上世纪九十年代普遍的想法。近距耦合鸭式布局的“阵风”战斗机实际上就有边条，只不过这个边条比较小，不容易被发现而已。欧洲战斗机的验证机EAP采用了远距鸭式布局，为了提高涡升力，增加了一个和进气道上部的附面层隔离板连接的边条。后来的生产型取消了这个边条，增加了机身侧板（作为涡流发生器），但是现在台风战斗机的改进型又加上了边条。

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苏-27这类原本采用边条翼的战斗机，在改进时增加了鸭翼，从而构成了三翼面布局。苏-33、沈飞的歼-15舰载机实际上也同时使用了鸭翼和边条，而且是升力体构型，不过他们属于在常规布局上改进的三翼面布局，鸭翼不可差动，边条在鸭翼前方，且不具备隐身能力。所以说，歼-20这种构型属于中国独创。

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当然，在得到升力系数的优势的同时，歼-20也付出了额外的隐身代价，大型的前翼和三角形边条，都平添了辐射源。只不过在基础RCS都比较小的情况下，即便增加一个数量级的RCS，对方雷达的探测距离增量也只有区区十几公里甚至几公里，这种隐身损失尚可接受。此外，同时使用鸭翼和边条，两者之间可能会发生干扰，导致1+1<2的结果。因此，国外在选择鸭翼配边条时，还都是比较谨慎的。

[[i] 本帖最后由 winstop 于 2018-3-21 10:16 编辑 [/i]]

干货满满呀，没有点基础还真是看不懂呢，祝祖国越来越强大咯

我总觉得死扣气动布局是飞机发动机跟不上的无奈选择。为了良好的气动布局，必然要降低隐身性。就像文中所说的，现有气动布局可能会增加了对方几公里到十几公里的雷达探测距离，按超音速巡航来算的话，可能会给敌人增加半分钟的反应时间，相对来说战机的安全度就降低了一点。
而且，今天看了另一篇文章，大意是歼20的气动布局导致操控复杂度也更高一些，也是相对F22,F35的一点劣势。
总之，还是希望国家的航空技术能尽快突破，赶紧配上更好的发动机。不用再牺牲隐身性和操控性。

回复 3楼 的帖子

同意你的说法，感觉文章的说法有些本末倒置了。
四代机的基本特征之一就是隐身，靠牺牲隐身性能来获得的机动性，气动布局。不如直接搞3.5代机。毕竟三代半里面F18也能实现的很好。
本来大推力发动机就是软肋，要靠气动布局，靠牺牲隐身性能来弥补，无奈的选择，到这人嘴里倒成了独门绝技了，无耻啊。

目前中美两国都在下大功夫发展隐身材料，说明目前反隐身雷达发展并不尽如人意，当哪天反隐身机载雷达发展成熟的话，战机隐身性就不会那么重要了。

感觉还是因为动力不足不得不挖掘设计潜力的原因

成飞的无尾三角的设计技能都点满了，三角翼最拿手，沈飞到死常归布局。

楼主的讲解真的是不错，受教了！战机无论好坏只要能打仗就行1

应该说中国在鸭翼布局的研究和技术积累方面很有心得，走在世界前列。

中心思想就是，没有强大的发动机，我们的歼20处处受制。

发动机不彻底搞 不出，现在怎么搞也没有实质性的提升，好在国家已经将其列为重点项目，只有彻底解决中国心问题，中国才算在此领域实现蜕变！

没有良好的风洞试验，是做不出完美的气动布局的，为祖国点赞。

很多童鞋都强调隐身，但其实对真正的航空工作者来说，隐身是相对的，飞机的设计才是绝对的。雷达和各种探测技术的发展，让4代飞机的隐身已经不像20年前那么神秘，我们已经可以在朝鲜半岛发现美军的F22了，所以，此时，飞机的机动性决定了彼此的存活率。如果美国需要更进一步的隐身，两种方法：1.研究新的隐形材料。2.从新设计一款飞机。所以，我们的设计人员更务实。而美国人也知道，不过，追求眼球效益，才符合商人的利益。

其实仔细看看现在世界的三种五代机，你就会发现一个很无奈的事实，歼20是唯一一款没有推力矢量发动机的五代机。无论是美国，还是俄罗斯，他们的五代机都采用了推力矢量技术，而中国只好在其他方面挖掘潜力了。其实我个人认为这还是剑走偏锋，不是正途。

在已知的第五代战斗机中，只有歼-20是采用腹鳍的，F-22、F-35、苏-57都没有采用腹鳍。俄罗斯的苏-57 或许可以用推力转向补充大迎角方向稳定性的主动控制，F-22、F-35 可没有这样的能力。但是F-22发动机是矢量发动机，发动机喷口推力可以上下变动。而歼20用的发动机还不是矢量的，是属于标量的。这是中国人的智慧，支持国人。

不管怎么样 都是设计技术积累
在今后的设计中都有用。谁知道科技会朝向哪里呢

所谓鸭翼影响隐身，说的是鸭翼在大角度偏转的时候会产生较大的雷达反射，在飞机做大角度的机动时，鸭翼会通过偏转影响气流，从而实现一些高难度动作。但是J20这种隐身战斗机，只有在近距离格斗的时候才会做大角度的机动，近距离格斗是双方进入视距范围以内才会发生的，看都看见了还在乎雷达上隐身不隐身吗？
事实上J20巡航状态的雷达反射面不比F22大多数，二者在同一个水平上。
J20的发动机现在不大行，但是以后可以更新，优秀的气动外形设计让它的升级潜力很大，现在J20的性能已经不错了，未来如果换装WS15甚至更高级别的航发，性能还能再上一个台阶。