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鴨翼
鎖定
- 中文名
- 鴨翼
- 外文名
- canard
- 別 名
- 鴨式佈局
- 釋 義
- 一種飛行器配置的稱呼
- 類 型
- 飛行器裝置
- 優 點
- 提高失速攻角
鴨翼鴨式佈局
鴨翼氣動佈局優勢
鴨翼(英文canard)之所以得名是來自於法語的鴨子,因其配置在前方,像是鴨子蹼一樣。
早在1903年,萊特兄弟的萊特飛行器就使用前翼配置,但是在萊特兄弟以後,大部分的飛行器改採用尾翼配置。一個可能的原因是要避免使用萊特兄弟的專利,另一個主要原因是使用前翼配置較不容易穩定,早期的技術較不發達,使用前翼很難設計,尤其民航機對穩定性的要求非常高,所以也不可能採用前翼配置。
因為線傳飛控的進步,終於在1960年代,XB-70超音速實驗機採用前翼配置證明前翼配置可行。加上前翼的操控性比較好,所以近幾年來,許多先進戰機常常採用前翼設計,如Su-47。當然也是有客機使用前翼的例子,如Tu-144。
採用鴨式佈局的飛機的前翼稱為“鴨翼”。戰機的鴨翼有兩種,一種是不能操縱的,其功能是當飛機處在大迎角狀態時加強機翼的前緣渦流,改善飛機大迎角狀態的性能,也有利於飛機的短距起降。真正有可操縱鴨翼的戰機有中國的殲-10、 歐洲的EF-2000、法國的“陣風”瑞典的JAS-39等。這些飛機的鴨翼除了用以產生渦流外,還用於改善跨音速過程中安定性驟降的問題,同時也可減少配平阻力、有利於超音速空戰。在降落時,鴨翼還可偏轉一個很大的負角,起減速板的作用。據稱,俄羅斯下一代的飛機也考慮使用鴨式佈局。
鴨翼鴨式飛機優勢
鴨式飛機的主要優點是配平阻力比較小,具有較大的升阻比。通常飛機增大迎角、增大升力時會產生低頭力矩。鴨翼處於飛機重心之前,增大機翼迎角和升力時,鴨翼出現正偏轉,產生正升力(正常佈局飛機平尾出現負偏轉,產生負升力),用抬頭力矩加以平衡,使全機升力增大。為了獲得預定的升力,飛機迎角就要小於正常佈局飛機的迎角。這使鴨式飛機的配平阻力明顯小於正常佈局飛機而具有較大的升阻比。
另外,鴨式飛機可以用較小的機翼面積獲得較大的全機升力,有利於減輕飛機的結構重量。此外,由於鴨翼距飛機重心的距離較短,大迎角飛行時,鴨翼的迎角一般大於機翼的迎角,鴨翼首先出現氣流分離,導致飛機低頭,使鴨式飛機不易失速,有利於飛行安全。但也往往使作為飛機主升力面的機翼承載能力得不到充分使用,使飛機的最大升力不及正常佈局飛機大。由於機翼後緣離飛機重心較遠,當後緣襟翼放下較大的角度產生較大的低頭力矩時會使鴨翼負擔過重。鴨式飛機的着陸性能較差。
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鴨翼特點
鴨翼控制的優點是儘管作動器將佔據一定的彈頭空間,導航、制導與控制子系統可安裝在一起。此外,與尾翼控制相比,鴨翼為靜穩定導彈提供了一個向上的過載,以利於其更快響應側向加速度指令。
鴨翼控制主要有兩方面的缺點。其一,鴨翼在大迎角情況下容易失速。使用前置固定鴨翼緩解這一矛盾。其二,對於鴨翼和其他機翼間存在相互干擾.鴨翼有可能在導彈上誘導產生一個滾轉力矩。通常採用自由滾轉機翼或白內滾轉鴨翼來克服這一問題。
[2]
鴨翼分類
名義上可將鴨翼佈局分成兩種形式:
(a)長耦合:鴨翼氣動中心在飛機重心前4倍或多倍於機翼平均弦長的位置。
鴨翼鴨翼隱身性能
一般來説鴨翼與主翼處於同一平面比較有利於隱身的處理(如美國的X-36驗證機),而鴨翼與主翼處於不同平面比較有利於渦升力的運用(如陣風,颱風,鷹獅,殲-10)。但這並非絕對化,可以通過改進鴨翼與主翼設計來取得隱身和氣動的平衡(如2013年網上曝光的中國新一代戰鬥機原型機,其採用了鴨翼上反和主翼下反的設計,有望在隱身和氣動上取得較好的折中效果)。
另外,“鴨翼佈局都影響隱身性能”沒有任何實際依據(估計是受美國人那一句“鴨翼最好裝在敵人的飛機上”的影響)。美國ATF計劃和JSF計劃在競標過程中就出現過大量的鴨式佈局方案,JSF計劃的前身JASF計劃的驗證機就是一架鴨式佈局的飛機,而JASF全尺寸鴨式佈局模型的RCS測試結果是與常規佈局並無太大差異。
鴨翼(5張)
鴨翼的問題是可以把線條做得符合角度,但鴨翼一旦轉動,角度就會變化,並且前端有尖鋭角,會加大反射,而正常式佈局尾翼在主翼之後,正面雷達波照來時主翼可以先反射一部分雷達波,這樣照到尾翼上的雷達波比較少,即使尾翼轉動,反射的雷達波也很少並且會被主翼後緣擋掉一部分,這就是正常式佈局隱身性比鴨翼好的理論依據。但中國殲-20使用了鴨翼,是為了提高機動性而犧牲了一點隱身性。
- 參考資料
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- 1. 鴨式飛機 .人民網[引用日期2013-10-12]
- 2. (英)理查德·布洛克利(Richard Blockey),(美)史維(Wei Shyy)主編,航空航天科技出版工程 5 動力學與控制,北京理工大學出版社,2016.06,第145頁
- 3. (英)丹尼斯·豪著;孫秦,韓忠華,鍾小平譯,飛機載荷與結構佈局,航空工業出版社,2014.01,第97頁