鸭式布局对飞机有什么利弊

Question

如歼十战机

Answer 1

近距藕合鸭式布局的特点是： 1.这种布局利用前翼的脱体涡流扫过机翼产生的有利干扰，推迟机翼气流分离，延迟了机翼失速，可获得较大的大迎角升力，减小大迎角阻力，为飞机提供过失速飞行状态时的稳定度。 2.通过和经过气动弹性剪裁后的后掠机翼联用，使机翼产生接近椭圆的展向压力分布，从而减小了飞行阻力。配合大后掠三角翼，近距藕合布局的纵向面积分布较好，机身后部外形光滑流线，超音速阻力小。 3.前翼还可以用作直接控制技术的很有效的操纵面，通过采用主动控制技术，也可以减小鸭翼载荷，对减小配平阻力和提高配平升力有利。同时，鸭翼位置靠近飞行员，有利于低空操纵性，并有利于阵风抑制系统的应用。 4.特别适宜于和三角翼的机翼匹配，这种布局对重心安排有利，可减小起飞、着陆距离，增加机动能力，以及可减小飞机总体尺寸、减轻重量和降低成本。 主要缺点是：1.鸭翼在大迎角/鸭翼大偏度时有失速问题。一般采用大后掠小展弦比设计以缓和这一问题，但也造成鸭翼升力系数降低。2.由于前翼和机翼的干扰十分敏感，所以近距耦合布局的的技术难点在于它的效果完全取决于各翼面几何参数的选择及其相对位置，这些参数和位置的匹配对飞机的总体性能极为敏感，稍有选择不当，反而会带来更大的阻力，以及会造成纵向、横向和航向气动特性的异常，特别对飞机偏离设计点的特性更需要经过大量的计算和风洞试验进行仔细的权衡。3.相对于常规布局而言存在有一定的技术风险而且前翼还会带来其固有的大迎角横/航向不稳定问题——对于采取静不稳定设计的飞机，控制其固有的飞机抬头趋势，是一个很重要的问题，而鸭式布局的前翼，即使不偏转也存在着使飞机抬头的固有趋势，增加了对俯仰特性控制的难度。同时，近距藕合布局还要尽可能防止前翼脱体涡在大迎角下的破裂，因为这不仅会引起横向力矩非线性变化和不稳定，还可能会出现滞后现象，对全机横/航向特性有较大不利影响。4.起降及大过载机动时受鸭翼配平能力限制，不能使用机翼后缘襟翼或只能采用很小的偏度——鸭翼采用大后掠小展弦比设计更加剧了这一问题，如果采用加大鸭翼面积的方法，又会加强鸭翼对机翼的下洗，导致机翼升力损失，只能采用静不稳定设计缓和这一矛盾；但是，采用ACT放宽静稳和亚音速静不稳定设计时，由于存在大迎角低头操纵力矩的要求和鸭翼载荷过大带来的配平阻力增大和最大配平升力降低的问题，和正常式布局相比，近藕鸭式布局飞机往往不能采用太大的静不稳定度，从而影响其优势的发挥，横向操纵效率不高。 远距鸭式布局的点主要集中在如下几点： 1.在远距耦合鸭式布局中，由于前翼离机翼的距离较远，相互的干扰要简单得多，各翼面参数的匹配也要相对容易一些，所以目前许多其他鸭式布局的战斗机都采用了远距耦合鸭式布局，其中最典型的就是欧洲战斗机"台风"。 2.在远距耦合布局中，前翼不但本身产生升力，而且前翼的翼尖涡与机翼气流也会产生一定有利的气动干扰，在机翼上表面的一定区域内形成吸力，使飞机的总升力大于单独机翼和单独前翼升力之和，而且使机翼的气动载荷向内侧移动，减小机翼弯矩，从而可以减轻飞机的重量。 3.由于前翼使飞机的升力作用点在重心之前，飞机有一个抬头趋势，所以通过机翼后缘操纵面的向上偏转，可以形成有利机翼弯度，从而减小配平阻力，提高了飞机的机动性能，前翼还增加了飞机纵向操纵的灵敏度，从而提高了飞机的敏捷性。 4.在超声速飞行时，远距耦合鸭式布局比常规布局的飞机有更小的配平阻力，从而提高了飞机的超声速稳定盘旋能力。 远距耦合布局的主要缺点是飞机长度可能会加大，因而使飞机的重心和气动中心的位置变化相对较为敏感，增加了对飞机操纵性的难度。