本文關(guān)鍵詞：中國工程科學，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

　　早在2001年8月，由中國工程院主辦的《中國工程科學》公開發(fā)表了成都飛機設(shè)計研究所四位科研人員所著的《一種小展弦比高升力飛機的氣動布局研究》一 文。第一作者宋文驄院士被稱為「中國先進戰(zhàn)斗機之父」，曾領(lǐng)銜「殲10」的設(shè)計研發(fā)；第二作者謝品為國產(chǎn)「梟龍」總設(shè)計師。

　　文章描述了當時科研人員在經(jīng)過大量實驗后對中國新一代戰(zhàn)機的設(shè)想，并就如何解決主要設(shè)計矛盾提供了具體解決方案，最后提出了一種「未來戰(zhàn)斗機」的設(shè)計方案。

　　從「殲20」圖片上可以看到，它采用了單座、雙發(fā)動機、雙垂尾、帶邊條翼的鴨式氣動布局。

　　氣動性，是指飛機、導彈在飛行狀態(tài)下，由所受到的升力、阻力、力的方向、大小與其本身的截面、長度、推力、穩(wěn)定性等影響飛行物飛行的客觀因素所組成的一個函數(shù)值，由這個函數(shù)值來決定飛行物的外形。

　　通俗地說，鴨式布局是指在扁平狀的機頭旁側(cè)設(shè)置一對機翼---前鴨翼。除了「殲10」，俄羅斯的下一代戰(zhàn)機1.44也計劃使用這一設(shè)計。「黑絲帶」的鴨翼略有上反，這種情況被稱為「上反鴨翼」。

　　邊條翼是上世紀50年代中期出現(xiàn)的一種新型機翼，一些第三代戰(zhàn)機采用了這種設(shè)計。具體而言，在主機翼根部前方處，加裝一后掠角很大的細長翼所形成的復合機翼，稱為邊條翼。所謂后掠角，即向后傾斜的角度。

　　和F22、F35、T50等相比，「黑絲帶」的主機翼更粗、更短，在航空學上稱為「小展弦比」。同時機翼向后斜，稱為后掠翼。

　　「黑絲帶」的兩個尾翼垂直于機體，較F22、F35、T50等更小，可以操縱偏轉(zhuǎn)，稱為「全動尾翼」。

　　「黑絲帶」的進氣口在機身兩側(cè)，而且從起落架艙設(shè)在機身側(cè)面來判斷，「黑絲帶」的進氣道設(shè)計采用了S形彎曲。

　　根據(jù)經(jīng)典航空理論，強大的氣動性能設(shè)計可以更好地彌補發(fā)動機的不足。同時，修長的機身等設(shè)計會使其具有更快的速度，增強超音速巡航能力。高速一直是俄制戰(zhàn)機的典型特色，比如曾被中國廣泛引進的米格系列戰(zhàn)機。人們對于「殲10」外形的印象就是「修長」。

　　也有網(wǎng)友對「殲20」的鴨翼等設(shè)計提出質(zhì)疑，認為這些有助于「飛行能力」的附加裝置會大大影響隱形性能。

　　如何更快、更機動

　　事實上，上述設(shè)計大多出現(xiàn)在《一種小展弦比高升力飛機的氣動布局研究》一文中。從這篇文章可見，中國的頂級飛機設(shè)計師們在10年前已希望通過創(chuàng)新設(shè)計解決新一代戰(zhàn)機的主要設(shè)計矛盾。

　　這篇論文首先提出：「未來戰(zhàn)斗機」除了具備近代先進戰(zhàn)斗機的中低空機動性外，還要具備超聲速巡航能力，以及過失速等非常規(guī)機動能力。同時，隱身特性也是一個需要重點考慮的因素。

　　隱身要求帶來了新的氣動力設(shè)計困難。機身前端的隱身，對機翼以及進氣道有更高要求；側(cè)向隱身則要求機身剖面形狀和尾翼布局形式與之相適應(yīng)�！高@些約束和要求必須從布局的初始階段融入設(shè)計�！�

　　10年后，當一些資深軍迷看到「殲20」的外形才恍然大悟：至少在2001年，中國人就已經(jīng)開始勾勒自己的第四代戰(zhàn)機。這不禁讓人想到1999 年的那個夜 晚，北約的美國B-2轟炸機發(fā)射使用三枚精確制導炸彈擊中了中國駐貝爾格萊德大使館。美方咬定中國向南聯(lián)盟提供了先進的防空導彈打下一架F117隱形轟炸 機。

　　美方稱導彈是從中國運到南聯(lián)盟并在駐南大使館里組裝的，而且被擊落的F117的殘骸據(jù)說也藏在中國使館的地下室里。所以美國就炸了我國駐南大使館，并解釋 說是誤炸的。以后的結(jié)果大家現(xiàn)在都清楚了，美國勒令所有F117隱身轟炸機退役，中國的殲20隱身戰(zhàn)機在12年后的1月11日飛翔在藍天。同樣的雙垂尾， 同樣的隱身特性，還有那深藏在背后也許我們永遠不知道的秘密……

　　在世界軍事航空領(lǐng)域，對噴氣式戰(zhàn)斗機的發(fā)展有「四代說」、「五代說」兩種劃分方法。其中，俄羅斯將美歐的第二、第三代戰(zhàn)機分為三個階段。事實上，俄羅斯所謂的第五代戰(zhàn)機即T50、1.44等，相當于美國的第四代戰(zhàn)機如F22、F35。

　　中國航空博物館飛行技術(shù)顧問程昭武告訴《望東方周刊》記者，這一代戰(zhàn)機因為其四大特性而被稱為4S戰(zhàn)機：超音速巡航，超機動性，超視距打擊，超隱身性能。

　　有趣的是，，2007年，美國空軍和研發(fā)F22、F35的洛克希德。馬丁公司突然開始將這兩款戰(zhàn)機稱為「第五代戰(zhàn)斗機」，即「新五代說」。但在國際上，通常 還是將與F22、F35、T50相當?shù)膽?zhàn)機稱為第四代戰(zhàn)機。而根據(jù)俄羅斯的劃分方法和「新五代說」，備受關(guān)注的「黑絲帶」也可以稱為「黑五代」。

　　　同時，現(xiàn)有氣動力設(shè)計措施不足以解決超音速阻力以及低速情況下最大升力特征之間的矛盾。

　　它可以簡單地解釋為，高速飛行與低速機動之間的沖突。即如何飛得更快，又能創(chuàng)造更大的利用阻力和升力比值，使飛機獲得更大的升力，最終實施完美的空中動作�！脯F(xiàn)有的氣動力措施不足以解決這些矛盾，必須尋求新的解決途徑。」

　　過失速機動問題則是10年前先進戰(zhàn)機設(shè)計的第三個主要挑戰(zhàn)。

　　戰(zhàn)機在機頭仰起一定角度、即大迎角后會出現(xiàn)失速情況。但這種動作可以使戰(zhàn)機超常規(guī)地調(diào)整自身位置和姿態(tài)角度，在空戰(zhàn)中從被追逐、鎖定的被動位置快速轉(zhuǎn)到敵 機后等主動位置。俄羅斯「蘇27」戰(zhàn)機賴以成名的「眼鏡蛇」動作就是一種過失速機動：戰(zhàn)機豎起就好像眼鏡蛇立起身體

　　研究者們在文中特別強調(diào)，應(yīng)發(fā)展新的設(shè)計概念解決這些問題。特別是各種非常規(guī)的氣動力控制裝置。

　　根本措施之一就是升力體邊條翼鴨式布局。傳統(tǒng)意義上的升力體是指用三維設(shè)計的翼身融合體來生成升力，消除機身等所生成的阻力。

　　作者認為傳統(tǒng)的鴨式布局或邊條翼設(shè)計并不能提供更大的升力，但當時還沒有一種鴨式布局的戰(zhàn)斗機采用升力體布局，因為鴨式布局要求鴨翼必須高于機翼。

　　作者在論述此問題時引用了多項相關(guān)風洞試驗結(jié)果。在這篇6頁的論文中，有6處基于風洞試驗的圖表，以及另外兩處相關(guān)計算表格。

　　根據(jù)新華社、《解放軍報》等消息，最遲2005年，四川西北的群山深處已建有一個總體規(guī)模居世界第三、亞洲第一的風洞群。中國自行研制的各種航空航天飛行器，都要在這里進行空氣動力試驗。

　　風洞試驗證明，創(chuàng)新性的融合設(shè)計會使鴨翼的效果有所減弱，但其總升力大大提高。

　　作者最后提出了一種「未來戰(zhàn)斗機」方案：采用升力體邊條翼鴨式布局。有小展弦比中等后掠角機翼、較大面積的上反鴨翼和比常規(guī)戰(zhàn)斗機垂尾面積小一個量級的全 動垂尾，腹部進氣法和S彎進氣道。「經(jīng)過評估，該方案具有優(yōu)秀的超音速阻力特征、大迎角升力特征、大迎角穩(wěn)定性和控制性，并具有良好的隱身特征�！�

　　除腹部進氣口外，以上設(shè)計的其他特征與「黑絲帶」基本相符。雖然上述設(shè)計在「殲10」也有所體現(xiàn)，但「黑絲帶」真正全面貫徹了升力體邊條翼鴨式布局的創(chuàng)新性設(shè)計。

  本文關(guān)鍵詞：中國工程科學，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：260208