中美隐身有人战斗机飞行性能解析2 [复制链接]

飞行性能

飞机的飞行性能主要取决于四个参数：升力系数、阻力系数、翼载荷和推重比。升力系数和推重比是越大越好，阻力系数和翼载荷则是越小越好。但是实际工程中受制于其它条件，各参数不会太大或太小。

《航空知识》年3月刊登的空*著名装备专家傅前哨的专稿，谈到歼-20采用了基于涡流控制技术的升力体机身、鸭翼、边条、机翼、后机身边条、外倾双腹鳍和外倾全动双垂尾的一体化非常规气动布局，其控制和受控涡流至少包含机头鳍角涡流、进气道鳍角涡流、鸭翼涡流、边条涡流和机翼前缘涡襟翼涡流等，其升力系数不小于2.1。常规布局的F-22飞机升力系数是公开的，约1.7左右，我国也曾制造了该机缩比模型进行风洞试验，相关公开论文报道的实验数据也与公开数据基本一致。而根据飞机气动布局的设计原理，同等设计水平时，鸭式飞机的阻力系数比常规布局飞机小10%左右。同样，根据估算尺寸可知歼-20长细比更大，这也有利于减阻。因此，在升力系数和阻力系数方面，歼-20要明显优于F-22。这从近年来公开出版的沈阳飞机设计所的院士回忆录中也可以看到：上世纪90年代末隐身战斗机方案竞争和风洞实验时期，根据F-22宣传和实际飞行达到的性能，国家提出的一项主要战技指标是我国隐身歼击机在70度迎角时仍有较好的稳定性和操纵性，沈阳所是可以满足这个指标的。虽然成都飞机设计所在竞争中击败了沈阳，但这只能说明成都所的歼-20具有更好的性能。歼-20的上一代飞机歼-10就具备较好的大迎角能力，根据7年前公开科技期刊《飞行力学》的一篇论文报道，歼-10在60度迎角状态下，飞机仍有必要的稳定性和操纵性，可完成某些空战机动。

一些说法认为鸭式布局阻力大，还认为鸭翼在机翼前方，会先于机翼失速，结论是常规布局飞机比鸭式布局飞机大迎角性能好，但这些说法并不符合实际情况，也经不起推敲。鸭式布局只有设计出现失误时，比如鸭翼和机翼距离过近，才能导致高速时干扰阻力较大，这一点在“阵风”飞机上有所表现，其最大马赫数偏低。而我国歼-10鸭翼和机翼前后距离也不远，可有效提高飞机升力水平，但二者高度差较大，成功规避了阻力风险。平尾在操纵飞机抬头时，要向下偏转产生负升力，压下机尾。但飞机有迎角之后，将部分抵消平尾负迎角，平尾的操纵效率较低。但是平尾距离飞机重心一般比鸭翼大，所以操纵力矩在一定情况下高于鸭翼,这也是有人认为常规布局更优越的原因。但是，歼-20鸭翼面积较大，距离机翼较远，中间以边条过渡，既能利用不同部件产生的多涡系干扰提高飞机升力和阻力特性，还有效加大了鸭翼和飞机重心间的距离，提高了操纵力矩，操纵效率并不比平尾差。

另外，在大迎角状态下，机翼上表面气流已严重分离，在机翼后部形成强烈紊流，平尾位于机翼后方，若与机翼距离较近，易受影响，此时舵面效率很低，飞机稳定性和操纵性差，根本谈不上理论上具有的优势。若要避免该情况，可将平尾设置在距离机翼较远的位置（向上或下，同时向后尽可能远），但可惜的是，隐身飞机为了避免平尾成为反射源，一般将平尾和机翼设置在同一平面上，前后相邻距离近，利用机翼遮蔽平尾。对于典型三代机如F-16和苏-27等，因飞机尺寸所限，也将平尾设置在机翼平面下稍低位置（有限改善大迎角时舵效），前后距离也近。国外第三代战斗机的限制迎角一般在22～26度，我国歼-10作为三代机后起之秀，得益于鸭式布局的优势，试飞中公开的限制迎角也达到了29度。该迎角是考虑绝对安全的设置，担心一般飞行员达不到雷强等试飞员的水平，而不是超过该迎角飞机就不可操纵或出事故。雷强在接受采访时公开证实自己常用歼-10做度迎角的眼镜蛇机动，而且全程可控，优于苏-27系列。

鸭翼在操纵飞机抬头时，是向上偏转产生正升力，一旦机翼产生了一定正迎角，鸭翼将做适当的反向偏转，降低自身实际迎角。但因飞机此时有正迎角，鸭翼整体上仍是正迎角，飞机仍继续抬头，操纵效率高。因此，鸭翼实际迎角比机翼小，后掠角一般还比机翼大，所以鸭翼不可能先于机翼失速。大迎角状态下，鸭翼因在机翼前方，不受机翼后部紊流影响，反而有操纵优势。歼-20还有较大面积的后机身边条、外倾双腹鳍和外倾角较大的全动双垂尾。在大迎角时，后机身边条能提供一定俯仰稳定性和低头力矩，外倾双腹鳍位置较低，不易受机翼紊流影响，能提供一定横侧稳定性和低头力矩，全动外倾双垂尾因有效舵面面积大，也可起平尾的部分作用，而且其位置较高，也不易受机翼后紊流影响。实际上，在设计初期，成都所曾将后机身边条设计为可上下偏转，但在风洞试验和试飞中，发现没有必要。所以，歼-20严格意义上是一种三翼面飞机，兼有常规布局和鸭式布局的优点。该机大迎角能力完全压制常规飞机——国外常见三代机迎角达30度以上，就有失速或进入螺旋的风险，四代机F-22也须靠推力矢量才能做一些大机动动作。歼-20优异的气动特性，使之可完成对常规飞机称为过失速机动的动作，此时飞机仍然是稳定可控的。一些说法谈到因没有装备推力矢量，歼-20如今没有过失速机动性，这要看如何定义过失速机动了，对歼-20而言很多大迎角机动是很轻松的。