鴨式/常規(guī)/三翼面——三種氣動(dòng)布局有什么不同

　　圖①：采用常規(guī)氣動(dòng)布局的F-15戰(zhàn)機(jī)。

　　圖②：采用鴨式氣動(dòng)布局的殲-10戰(zhàn)機(jī)。

　　圖③：采用三翼面氣動(dòng)布局的蘇-30MKI戰(zhàn)機(jī)。 楊 帆供圖

　　氣動(dòng)布局是設(shè)計(jì)飛行器時(shí)需要考慮的重要因素，常見(jiàn)的主要有常規(guī)氣動(dòng)布局、鴨式氣動(dòng)布局和三翼面氣動(dòng)布局。

　　自萊特兄弟發(fā)明第一架飛機(jī)后，設(shè)計(jì)師通常將飛機(jī)的水平、垂直尾翼設(shè)計(jì)在機(jī)翼后方，這種布局一直沿用至今，稱為常規(guī)氣動(dòng)布局。常規(guī)氣動(dòng)布局最大優(yōu)點(diǎn)是理論研究非常完善、生產(chǎn)技術(shù)十分成熟、各項(xiàng)性能比較均衡。世界上絕大多數(shù)客機(jī)、大型貨運(yùn)飛機(jī)都采用常規(guī)氣動(dòng)布局，例如波音系列客機(jī)等。

　　對(duì)于我國(guó)軍迷而言，最熟悉的是鴨式氣動(dòng)布局，我國(guó)空軍殲-10戰(zhàn)機(jī)正是采用了鴨式氣動(dòng)布局。這種氣動(dòng)布局是在常規(guī)氣動(dòng)布局的基礎(chǔ)上，把位于機(jī)翼后方的水平尾翼移到機(jī)翼前方。飛機(jī)外觀很像飛起來(lái)的鴨子，故被稱為鴨式氣動(dòng)布局，前置翼也被稱為鴨翼。

　　早在第二次世界大戰(zhàn)之前，蘇聯(lián)設(shè)計(jì)師發(fā)現(xiàn)鴨式氣動(dòng)布局可以用較小翼面達(dá)到較好的操縱效能——鴨翼和機(jī)翼可以同時(shí)產(chǎn)生升力，水平尾翼在平衡力矩時(shí)可以產(chǎn)生負(fù)升力。在大迎角飛行狀態(tài)下，鴨翼只需減少升力即可產(chǎn)生低頭力矩，從而有效抑制飛機(jī)過(guò)度抬頭的現(xiàn)象發(fā)生。

　　簡(jiǎn)而言之，使用鴨式氣動(dòng)布局可以提高飛機(jī)在大迎角飛行狀態(tài)下的升阻比，節(jié)省發(fā)動(dòng)機(jī)推力。因此，鴨式氣動(dòng)布局是一種十分適合超聲速飛行的氣動(dòng)布局。但它的控制難度也相應(yīng)增加，需要先進(jìn)的飛行控制系統(tǒng)提供支持。法國(guó)的“陣風(fēng)”、歐洲的“臺(tái)風(fēng)”、瑞典的“鷹獅”戰(zhàn)機(jī)并稱為“歐洲三雄”，它們均采用了鴨式氣動(dòng)布局。

　　很多人區(qū)別鴨式和常規(guī)氣動(dòng)布局的方法，是看飛機(jī)前部有沒(méi)有鴨翼，但事實(shí)上并不是所有帶鴨翼的戰(zhàn)機(jī)都是鴨式氣動(dòng)布局，比如三翼面氣動(dòng)布局。

　　三翼面氣動(dòng)布局是在常規(guī)氣動(dòng)布局基礎(chǔ)上加裝了一副前置翼。這種氣動(dòng)布局最早出現(xiàn)在上世紀(jì)60年代初，米高揚(yáng)設(shè)計(jì)局用米格-21戰(zhàn)機(jī)改型成E-8試驗(yàn)機(jī)，這便是三翼面氣動(dòng)布局戰(zhàn)機(jī)的“雛形”，它融合了鴨式和常規(guī)氣動(dòng)布局的諸多優(yōu)點(diǎn)。

　　三翼面氣動(dòng)布局可以提高戰(zhàn)機(jī)起降能力，增強(qiáng)可靠性。戰(zhàn)機(jī)在起飛時(shí)，前置翼可以提高升力;降落時(shí)，前置翼則發(fā)揮減速功能;在戰(zhàn)機(jī)遇到強(qiáng)擾動(dòng)氣流時(shí)，三個(gè)翼面均可以產(chǎn)生抗轉(zhuǎn)阻尼，使氣動(dòng)擾流衰減，提升飛行可靠性。俄軍蘇-33和我軍殲-15艦載機(jī)均采用了三翼面氣動(dòng)布局。