现代物理学导论论文：歼20的鸭翼布局——精明与无奈的选择幻灯片.ppt

歼20的鸭翼布局 ——精明与无奈的选择,梁耀颢 职业技术学院 电商092班 2009366272 34,歼20简介,歼20是成都飞机制造厂研制的中国第四代隐身重型歼击机，采用两台国产涡扇10B发动机、DSI两侧进气道、全动垂尾，鸭式布局该机于2010年10月14日完成组装，2010年11月4 日进行首次滑跑试验2011年1月11日12时50分，歼20在成都实现首飞，历时18分钟4月17日下午4点25分，歼20在四川成都某机场完成第2次试飞，时间持续90分钟之后进入密集试飞测试阶段··· ···5月19日进行第7次试飞··· ···,歼20 四视图,前言,飞机设计是最艰难的科学，由于飞机设计指标几乎是相互矛盾的，一个指标上去，另一个指标几乎就下降了 鸭式布局自然意为在前机身两侧有一对鸭式前翼，我国的20就是采用鸭翼布局 那么，它的气动布局设计选择，又是怎么的一个精明与无奈呢？,一 、第二次世界大战后第二、第三代战斗机与第四代战斗机的气动布局区别,在此，我们先从战后的第二代主力制空战斗机的气动布局，进行简单介绍1、第二代战斗机是三角翼的天下但是在笨拙的重视超音速二代机F4，F5,F104之后，美国首先到了忍无可忍的地步，他们认为在挂载武器时候，战斗机之间很难发生纯超音速空战。

因此，为超音速空战而设计的气动布局根本毫无用处，导致飞机性能高不成低不就F4 “鬼怪”式战斗机,F5 “虎”式战斗机,F104 “星”式战斗机,2、第三代战斗机从F15开始，彪悍地使用了低面积过载和高推力发动机的思路，极大地优化战斗机各个速度领域的机动性而对于缺乏高推力发动机的而有技术基础国家来说， 是不可能采用这种跟风的 其中，三代机的气动水平可以划分为三个阶段1）第一个阶段（70年代初）以F-15为典型，这种早期的三代机并没有涡流发生器，没有应用涡升力，静稳定布局，控制增稳；,F15E“攻击鹰”战斗轰炸机,（2）第二个阶段（80年代初）是F-16和苏-27，以小边条 作为涡流发生器是其共有的特征，并开始放宽静稳定度，模拟电传足以满足控制需求；,F16“準”式战斗机,苏27“侧卫”式战斗机,（3）第三个阶段（90年代至今），一方面是使用大边条的F/-18E/F和我国的FC-1；另 一方面是使用可动鸭翼的欧洲台风，阵风，鹰狮和我国的歼-10，这个阶段的战斗机都已经采用高度静不稳定设计,F/-18E/F“超级大黄蜂”式战斗机,歼10 战斗机,第四代战斗机以F22为例，用大后掠的蝶型翼—即加超音速性能又降低翼载荷和变态的F119发动机达到完美的平衡 ---如果没有F119，朔大的蝶型翼是极其笨重的。

普惠公司研制的F119-1PW-100型常规小涵道比加力涡扇发动机,F22A“猛禽”战斗机,,目前4款已经成形的第四代战斗机的发动机喷射口对比O,O,O,O,O,二、鸭翼 —— 前机身两侧的一对鸭式前翼,不同位置的鸭翼对涡升力和配平有所侧重大体分为两种： 1、远距耦合阻力和重量较小适合高速飞行；坏处是远离机翼，难以形成涡升力 2、近距耦合近距耦合的鸭翼产生涡升力的作用明显得多，有利于提高机动性，但力臂短，配平和俯仰控制作用降低远距耦合 “台风”式战斗机,近距耦合 “阵风”式战斗机,鸭式布局好处是： 1、 鸭式布局可以比常规布局有更强的前翼涡升力，这可以让主翼面积可以缩小，达到常规布局用大面积主翼才能达到的良好升阻比，（因为有前鸭翼作为涡流发生器），这一点用相对推比小的发动机能够达到更好的升力，以及相似甚至更好亚音速性能 2 、鸭式布局可以更好地放宽静不稳定，这并不意味着比常规布局更机动，但是意味着更好的敏捷性和设计对机动更宽的兀余度但随之而来的 问题是： 1、配平和涡升力控制前者决定超巡和超音速机动，后者决定亚音速机动和升力，但是在鸭式飞机上，它们是严重矛盾的！ 2 、飞控要求更加复杂，4代机对于3代来说，更上一步：由于隐形的需要，外形几乎要求一体，第4代隐身机体几乎就是违反空气动力学的！S型进气道，内武器格舱这就要求飞控的变态，而鸭式？那就是变态加难。

一句话，配平决定超巡和超音速机动，涡升力决定亚音速机动和升力，但是在鸭式飞机上，它们是严重矛盾的！而4代战斗机，它恰恰要求这两者都要拔尖！,三、歼20精明 —— 鸭翼气动布局,1、机头 歼20的菱形机头有两个作用：第一，隐身不规则雷达散射 另一方面也很重要：菱形机头切开气流，又是一个涡流发生器，增加涡升力O,O,2、主翼 歼20的设计是中规中距的，采用了大后掠的梯形翼做法,·首先我们先来看看歼20的其他气动部位有什么特点,3、鸭翼对配平和涡升力矛盾的处理 接下来，该最大的难题了歼20的偶合可以说是中距偶合，但实际上，真正的主翼离前翼有相当距离，大面积的前翼保证配平作用，同时又兼顾涡升力歼20的重心实际远离前鸭翼，配平保证了绝对强大，超音速机动性能非常突出这样歼20的主要涡流发生器增加到了三个，机头涡，鸭翼涡，机翼涡，而边条涡将会作为一种重要的辅助性的气动措施，用于鸭翼、机翼与机身气动融合设计中的修形和对涡流流场的改善和提升边条增加涡升力，与实际远离重心配平能力良好的大面积鸭翼能够达到涡升力和配平能力的双重强悍，不仅仅如此，它们的设计结合隐身翼身融合的要求，呈现出一个平面的整体升力体效果！,四、工业的先天不足 —— 歼20的无奈,在1990年代初F22战斗机起飞，中国依然在歼8改中里面苦苦挣扎，1996年台海危机，一股近乎绝望的情绪涌到人们的心头：面对美国强大的军事优势，我们有能力追赶吗？,美国第四代战斗机原型机YF22 1990年,我国二代半战斗机歼8Ⅱ 1990年,,邓公不是超人，他的打算是留下重点研究部分 亚洲最大风洞群，最大导弹试验场 等一大批不惹人注意，但是基础已经坚实地打下了的重点科研工程。

中国的基础 研究是扎实的在今天，我们可能习惯了F22的造型，猛禽订立了一个标准，无论是美国的F35,俄国的T50,日本的“豆飞机”心神小验证机还是还在空中楼阁的印度MCAC,韩国KFX中型双发小F22,都可以说是F22思路的复制俄罗斯 T-50,中国 歼20,美国 F22“猛禽”,而歼20追求在发动机比较落后的情况下，良好的隐身----至少不亚于F35,高G超音速机动和超巡性能基本达到F22的标准，亚音速机动性能在前鸭翼和边条涡流发生器与小面积主翼协调下好于F22的效果这些设计看似冒险，激进，却是不的不妥协的结果结束语,虽然差距是明显，美国人独自领先世界依然没有改变，但是歼20毕竟飞起来了，,美国第四代战斗机 YF22 1990年首飞 中国第四代战斗机 歼20 2011年首飞,它能否尽快做到F22主动相控阵雷达集中波束干扰的能力，能否尽快达到F35为代表的网络中心战的能力，能否在此基础上，在无人机领域追上美国的脚步，在发动机领域达到世界一流··· ··· 对于中国而言，这些都是未知数F22主动相控阵雷达,F35网络中心战的能力,参考文献 宋文骢（院士）《一种小展弦比高升力飞机的气动布局研究》《中国工程科学》2001年08期 晨枫小苑 《关于四代,有精确长度对比》飞扬论坛 方方大作《再铸梦之翼——俄罗斯第五代战斗机粗探》《国际展望》 北方之枫 《另类猛禽!!!-歼20之秘续》 中华网军事论坛 11年2月16日,,谢谢观看,沐浴夕阳 成都飞机厂的歼10与歼20,。