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戰斗機鴨翼設計中的近距耦合和遠距耦合各有什么優缺點?

我的回答不知道為什么不顯示出來,我一共回答了三次,有點無奈。

鴨翼一般分為近距耦合和遠距耦合兩種,教科書上沒有中距耦合這一說法。

首先來說一下,鴨翼總體上的優點,鴨翼一般來說都是搭配三角翼,這樣設計可以減小超音速波阻,這樣設計對飛機的超音速性能是有利的。

對于近距鴨翼來說,增升是主要的,對于許多鴨翼機來說,升力曲線斜率很低,這也就意味著,必須要達到較大的攻角才能有較高的升力系數(升力,阻力系數是隨攻角和速度變化的函數)



J10就是典型的近距耦合鴨翼。

所以添加近距耦合鴨翼,增加升力系數的話,就可以實現短距起降。

遠距鴨翼一般都與主翼在同一平面上,比如臺風,這個主要是為了超音速配平。

也就是說遠距鴨翼機在氣動布局上來說,是很注重超音速性能的飛機。

其次是缺點,鴨翼的缺點很明顯,第一,俯仰配平效率較低,因為到達重心的距離相比于平尾更近,所以要想達到與平尾相同的俯仰配平效率,鴨翼往往要偏轉更大角度,或者加大面積。而這兩種無論哪一種都會增加配平阻力。這對升阻比是不利的。

由于這一點,你可以發現,任何無TVC的鴨翼機都是沒有過失速機動能力的。主要就是因為俯仰配平效率,鴨翼機可控攻角很低。

珠海航展上的帶TVC的J10b是唯一表演過過失速機動能力的鴨翼機。

第二,由于搭配三角翼,三角翼翼形的特點就是大后掠角,小展弦比,而這樣的翼形在亞音速狀態下往往有更高的誘導阻力,這是很不利于亞音速升阻比的。

所以大部分的鴨翼機能量機動性可能較差,這就意味著,鴨翼機在穩盤,加速性,爬升可能都全方位的較差。

除非是像臺風一樣,有很高的推重比,否則除了瞬盤以外,大部分的鴨翼機在亞音速狀態下的機動能力都較差。

瞬盤是因為,基本所有的鴨翼機都是三角翼設計,三角翼的一個好處就是翼載較低(當然并不絕對,需要看載荷)最大升力系數較高,鴨翼機比較擅長瞬盤。



上圖是定常平飛狀態下,SEP得推導公式,SEP大小與推重比和升阻比直接掛鉤。

第三,雖然近距鴨翼主要是為了增加部分升力系數,但是增加幅度不如常規布局加大邊條,而且配合三角翼往往有更大阻力系數,這對發動機帶來的挑戰更大一些。








第四,雖然遠距耦合的鴨翼波阻較少,更適合超音速,但是決定飛機性能的不止氣動設計,材料強度結構設計等也很關鍵。

雖然超音速波阻較大,常規布局相比于遠距鴨翼不適合超音速,但這是非常學院化的結論。

例如F-22,F-22雖然不是遠距鴨翼+三角翼的布局,但由于TVC參與俯仰配平,在超音速下升阻比反而超過了鴨翼+三角翼。

第五,鴨翼對前向RCS有影響,上世紀90年代NASA委托波音做研究,只要是有鴨翼的飛機,就有RCS poor的評價結果。



最后一行。

這是因為相對于常規布局,巨大的主翼占據前方位置時,會對后方的平尾產生遮蔽效果,我們稱之為占位效應。


國內西工大的論文。

鴨翼有它的好處,也有它的不利影響,后掠翼機型中,不可能有既擅長超音速,也擅長亞音速的結果。只能提出其中一個,或者均衡兩種性能。

但是在這里要提到的還是,氣動布局不止局限于機翼的設計,而且氣動布局并不直接決定一架飛機的性能,這個之前的F-22就是明顯的例子。

大致就是以上內容,歡迎討論。

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