台风天鸭群稳稳站立，台风天鸭群稳稳站立的原因

美国战斗机鸭式布局垂直起降双加持，但为何腹死胎中

世界上第一款带有鸭翼的垂直起降战斗机是美国的XFV-12战斗机，尽管它研发于1972年，但是它的部分技术设想放到今天都很前卫。在40多年前，更是地地道道的黑科技，也正因为它过于超前，对当时的技术水平来说，难度很大，背离了原设计初衷，最终XFV-12项目被取消。

（XFV-12战斗机）

单看XFV-12战斗机的性能指标还是非常诱人的，该机作为美国海军低成本小型航空母舰计划的一部分，是制海舰计划的配套战斗机。70年代初的美国与北越激战正酣，实力有所衰落，传统大型航母的使用成本已让美国感到力不从心。于是，时任海军部长的朱姆沃尔特（没错，就是以此人命名美国最新的朱姆沃尔特级驱逐舰）提出了制海舰的概念。制海舰其实就是一种小型直通甲板航母，搭载的是垂直起降战斗机，它可以承担传统航母的部分作战任务。受到当时垂直起降战斗机热潮的影响，美国海军对这种战斗机抱有很大期望，期望它可以在有限的成本内，同时具备垂直起降能力和不错的战斗力，最终罗克韦尔公司的方案脱颖而出，这就是XFV-12。

（70年代美国深陷越战泥潭）

（时任美国海军作战部长的朱姆沃尔特提出制海舰概念）

（XFV-12战斗机的设计模型）

XFV-12采用了梯形机翼加鸭翼的气动布局，而且鸭翼的位置比较低，位于前机身腹，主机翼为上单翼，位于机身后上方，翼尖位置分别设计了两个垂直安定面，这在美国战斗机上很少见。XFV-12机身长为13.41米，翼展为8.69米，鸭翼翼展为3.66米，最大起飞重量8.8吨。该机设计最大速度为2.5马赫，采用普惠F401-PW-400加力涡扇喷气发动机。该机大量运用成熟产品以降低成本，前机身主要采用了A-4攻击机的设计，两侧进气道和机翼结构则借鉴了F-4战斗机，发动机则是采用的是F14B的发动机。XFV-12最前卫的还是其设计理念，与鹞式战斗机的垂直起降方式不同，它采用了翼面控制发动机气流方向增加升力的方式，来实现垂直起。在垂直起降时，发动机后方的折流屏会关闭，发动机喷出的气流会通过机身内部的管路流向位于在主翼及前鸭翼上的百叶窗，最终达到提供升力的目的。简单说就是把发动机喷出的气流，吹向机翼和鸭翼的4个引射器，喷射气流通过一个涵道来引射空气产生泵吸效应，通过机翼和鸭翼的引射器差动控制来获得升力。

（XFV-12的结构设计图）

（XFV-12的设计思路可以说是非常前卫）

这种设计的好处在于垂直起降时飞机发动机的尾焰不会伤害到甲板，而且因为发动机的尺寸较小，推力损失比较小。不过问题也随之而来，从上面可以看出，这架飞机的设计比较复杂。在70年代，电传操纵还没有普及，所有的操作都需要飞行员一步步去完成，这对飞行员的要求比较高，操作非常复杂，飞机的控制也变得比较困难。此外，飞机的设计上也存在着缺陷，风洞试验的数据与实际测试数据相差很大，预计升力可以提升55%，但是实际上只有19%。由于设计复杂，也牵扯出了许多技术问题，最终成本也随之水涨船高，这让美国海军很是失望。

（XFV-12战斗机进行悬停实验）

因为实际测试数据低于预期，加之美国海军也意识到垂直起降与性能间存在不可调和的矛盾，所以该机仅进行了悬停实验，并没有进行过一次常规飞行实验。项目被取消后，两架原型机被拆解，由NASA进行保管，XFV-12战斗机就此画上了句号。

（XFV-12因为技术问题和成本问题最终被取消）

（XFV-12被拆解后，NASA进行了封存）

综合来看，XFV-12虽然设计十分独特，但是所用技术过于超前，脱离了当时的技术水平，即便放到现在，有些技术也很难实现。过于理想的设计指标，超前的技术方案，导致成本上涨，性能反而没有达到预期，总体而言XFV-12就是一款失败的战机。不过从另一方面来看，这一尝试既反映了美国在航空技术领域的领先地位和强大的实力，也说明了战斗机同时具备垂直起降性能和高性能的想法行不通。这为美国在垂直起降战斗机设计提供了宝贵的经验。

（XFV-12给美国人积累了不少经验)

（如今F35B垂直起降战斗机已经正式进入美军服役）

所谓鸭式布局指的是战机的机头部位安装两块小的鸭翼，别小看这两块鸭翼，它在飞机的飞行过程中可以对气流造成干扰效果，能够在主翼上方形成一个低压区域，这样就可以大大提升战斗机主翼的升力。我国的战机歼20和歼10就采用了这种鸭式布局，它可以大大弥补发动机动力不足的问题。但是鸭式布局有很大的缺点，就是操作不太稳定。

但是将战机的飞控系统解决以后，世界对鸭式布局的控制已经非常成熟了，比如欧洲的台风战机、俄罗斯苏47金雕战机、法国阵风等都是采用的鸭式布局，但是美国的战机却没有一款采用鸭式布局，这里面的原因是什么呢，就需要从几个方面来说了。

首先是美国的发动机性能优越，美国研制的F-119、F-135矢量推力发动机是当今世界上最顶尖的发动机，强大的推力让F22和F35战机的机动性超越世界其他战机，而鸭式布局是一种发动机动力不足所用的取巧方式，所以美国觉得自己根本不需要，固采用传统布局。

其次是美国飞机的结构并不需要鸭式布局，鸭翼的主要功能是帮助无尾三角翼优化俯仰力矩的，由于三角翼没办法安装大尺寸的尾翼，所以只能在机头部分加装鸭翼。但是美国的军机基本没有三角翼，所以不需要装鸭翼。另外美国战机采用了大边条设计，这种设计就可以达到鸭式布局的效果，所以美国没必要去用自己不熟悉的技术，自然放弃了鸭式布局。

最后一点就是因为F22在研制之初美国其实是有研究过鸭式布局的，但是因为当时F22设计年代太早，鸭翼技术还不太成熟，在没有什么突破性进展的情况下只好放弃了。结果等到美国真正关注到鸭式布局作用的时候已经被超越了，世界上其他国家在这方面的应用已经越来越厉害，美国更加不可能会采用鸭式布局了，只能不断的去加强发动机的优势，否则现在去研究鸭式布局就等于落后了。

如果美国战机今后无法和别国战机再拉开代差，而别国的发动机技术又在慢慢起来，很难讲美国最后会不会屈服使用鸭式布局，因为敏捷性、高低速兼顾最好的气动布局在未来飞控越来越强大时代必定会受到重视。美国战机的优势可能就在那个时候会彻底消失。

战斗机的鸭式布局有什么特点

鸭式布局的优点是升阻比比较好，飞机可以在比较短的跑道上起飞，飞机在超音速后性能会更出色。

鸭式布局其实就是常规布局将平尾挪到了前面去，由于鸭翼产生的高速气流吹过主翼产生了额外的升力，所以鸭式布局的升力系数都比较高，为了更充分的利用鸭翼产生的涡流，主翼都会使用面积较大的三角翼。除了升阻比好，由于鸭翼可以差动，所以可以产生较大的转弯力矩，所以鸭式布局的瞬盘能力都很好。相对的，鸭式有好处就会有坏处，其抬头力矩大起飞距离短，降落时需用仰角偏大，降落难于常规布局。涡流吹过主翼，产生良好的升阻比，让其纵向机动得到很大的优化，但是类似滚转的能力却被降低，滚转时，主翼会切割鸭翼产生的涡流，此时形成比常规布局更紊乱的力。鸭翼提供了了很高的瞬时盘旋角速度，但也消耗了大量的存能，所以，鸭式布局的瞬盘值高但稳盘值被降低。比如，歼10和F16比，歼10的起飞距离，最高速度，飞行高度，瞬盘都占有优势，而在稳盘和加速以及滚转上也同样不可避免的处于劣势。

纠正个误区，目前喜欢使用鸭式布局的是我国和欧洲，，美国和俄罗斯都不喜欢用鸭式布局。很多人认为俄罗斯也喜欢鸭式布局是错误的。俄罗斯的，苏30SM 苏33 苏34等，虽然有鸭翼，但是他们也有平尾，所以属于三翼面布局，不是鸭式布局。

（歼20是典型的鸭式布局）

战斗机的鸭式布局是指将飞机的水平尾翼移到主翼前机头两侧的布局。注意像苏30MKI、苏34并不是鸭式布局，因为它们除了机头前翼外，还有水平尾翼，属于三翼面布局。因为早期鸭式布局的飞机看起来像鸭子，所以称为鸭式布局。

（歼10）

鸭式布局在短距起降方面有绝对优势，传统飞机在起飞时，由于控制机体俯仰的水平尾翼在机身后部，所以在拉起机头时需要水平尾翼偏转成负升力状态来拉起机头。这样就造成战机总的正升力下降，增加起飞距离。而无尾大三角翼更麻烦，由于没有尾翼，只能靠主翼上的副翼舵面来下压抬起机头，大幅影响了主翼的升力系数，所以一直以来无尾大三角翼布局的飞机起降性能都很差。而鸭式布局飞机在起飞时，由于控制俯仰的舵面是机头位置的鸭翼，所以拉起机头时鸭翼产生正升力就可以让飞机抬头，配合主翼的升力可以大大缩减起飞距离。所以国内科研机构也将鸭式布局称为“抬式布局”。像瑞典这样注重战机短距起降和利用公路起降的国家，它们的萨博37、萨博39都是鸭式布局。

（阵风战机）

同时有些鸭式布局的飞机采用鸭翼与主翼距离较近甚至有一部分重叠的设计，在战机盘旋的机动过程中，鸭翼产生的涡流会与主翼产生的涡流耦合，增强升力。比如阵风战机就是这样设计的。

（台风战机）

而像台风战机这种鸭翼离主翼较远的设计，好处是主翼可以设计的尽量靠后，躲在鸭翼后面减少超音速激波阻力。并且鸭翼与重心间的距离更长，控制力矩更大，有利于战机的俯仰敏捷性。不会像常规布局飞机那样，水平尾翼与重心距离过近，操作力矩太小，为了增强操作力矩只能增加水平尾翼面积或者设计尾撑来将水平尾翼尽量靠后。

飞机的布局分为几种：

常规布局：即机翼在前尾翼在后。

鸭翼布局：即尾翼在前机翼在后。

三翼面布局：既有鸭翼又有尾翼。

无尾布局：只有机翼。

这几种布局各有各的优势。

常规布局：没有矢推也能有过失速机动能力，各个速度段的性能很平衡。

鸭翼布局：起降性能好，可以在超音速性能与亚音速性能之间选择一点做的比常规布局更好，但是没有矢推就不具备过失速机动能力，所以通常鸭翼战斗机都是侧重超音速飞行性能的战斗机。

三翼面布局：亚音速机动性能特别优秀，比鸭翼布局还好，但是阻力大，超音速性能差。

无尾布局：结构重量轻，高空中速性能优秀，起降性能差。

一般来说，技术实力最强的国家适合使用常规布局，次之的可以使用鸭翼布局，发动机有明显短板的适合用无尾三角翼布局。至于三翼面布局，能不用则不用。

关于鸭翼布局的一些误区：

1. 鸭翼机动性能很强：不一定，飞机的性能，总体设计很重要，和常规布局一样，鸭翼布局也有侧重超音速性能的，也有侧重亚音速性能的，不是说你用鸭翼布局亚音速性能就一定很好。现如今的鸭翼布局战斗机基本都是牺牲亚音速机动性能换取超音速机动性能的（阵风除外）。

2. 美国人搞F-22的时候因为计算机性能的局限不能使用鸭翼布局，中国后来居上使用了鸭翼边条翼梯形翼的先进布局：实际上，当初ATF计划（即F-22竞标的项目）中70%的竞标方案都是鸭翼布局，而早在1975年，美国人就对鸭翼+边条翼的复杂增升手段进行了研究，并生产出了数架技术验证机（HIMAT，X-31）并且实验相当成功。

其中HIMAT是研究鸭翼布局亚音速机动性潜力的，在高亚音速拥有15G的稳定盘旋过载（大约是现役战斗机2倍的机动性）。而要求按照战斗机标准设计气动的X-31即使拥有复杂的先进气动布局，在亚音速性能上仍然不及F-18大黄蜂。实际上ATF计划最终脱颖而出的是F-22这样的常规布局的一个重要的原因是因为美国人要求新飞机需要各方面性能的全面优势，这是鸭翼布局所做不到的。

3. 鸭翼影响隐身：尾翼也影响隐身，凡是气动舵面必然增大RCS，鸭翼在这方面没有劣势。

以上就是鸭翼布局的浅析。