歼-20的鸭翼在超高速飞行的时候几乎没有丝毫用

歼-20的鸭翼在超高速飞行的时候几乎没有丝毫用处

这是在讨论鸭翼的文章中，有粉丝提出的一个概念，他说正因为有了鸭翼咱们的歼-20才能超音速巡航、在超音速下具有极高的机动性。

这话不准确，或者可以说是典型的误解了。那么，今天说下超音速飞行。

现代超音速战斗机本身面临的是一个取舍问题，例如早期的F-104战机，为了达到音速2.2倍的速度，这架飞机被设计成只有极小的展弦比，被誉为飞行的火箭。

这件事本身就告诉了大家一个相当有意思的常识——火箭形是目前飞行器获得高速的最好外形。

问题来了，为什么大家不把飞机做成火箭造型呢？这件事也不能说没有，例如X-15验证机，从外观和实质上看这就是一枚载人火箭：

是比F-104更像火箭的存在，在1967年10月3日的试飞过程中，这架验证机达到了7274千米/时的最高速度。

但最终飞机越来越不像火箭的原因在于飞机需要安全的起飞和安全的落地。

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X-15只能依靠滑橇起落架在极长的跑道上降落，远远超过了一般战斗机所需要的降落长度，而且不具备依靠自身动力起飞的能力。

F-104也因为起降阶段的亚音速性能低下被人们赋予了寡妇制造机的名号。

甚至一段时间以来驾驶F-104的飞行员被认为能活着把战机降落到地面就是一种胜利。

原因在于——亚音速飞行和超音速飞行获得升力的途径不仅仅不同而且还是相互矛盾的。一架有优秀亚音速性能的飞机注定不可能有很高的超音速性能，同时一架具有极高超音速性能的飞机也很难有优秀的亚音速性能。

为此，在上世纪70年代西方各国国家开发了大量的可变后掠翼机型。

不过，为了实现机翼可以改变后掠角度，可变后掠翼战斗机无一例外的都付出了大量的结构重量，本身应该承载机身整体重量的机翼大梁不得不做成可变可动结构，就额外的造成了不必要的结构重量，而且强度并不能满足高负荷飞行。

那么关于可变后掠翼设计的问题就来了，为什么人们要费九牛二虎之力去搞可变后掠翼？

原因就在于高展弦比的飞机可以在很低的速度下获得较高升力，但是在较高的速度下会提供更高的阻力，相反具有很小展弦比的飞机在高速飞行的时候阻力要小得多。而飞机所受到的阻力是阻碍飞机高速飞行的唯一原因。

因此，可变后掠翼机会在高速飞行的时候收起机翼让飞机机翼的主体收到超音速激波内部。

降低阻力的同时，减少激波对结构的影响。

现在的矛盾又来了：

大多数的研究超音速飞行的时候都会提到附面层（Boundary layer），这是由流体的粘滞特性造成的一层稀薄空气。

由于超音速飞行器之前的空气被压缩形成激波向四周离开，附面层其实是一层十分稀薄的空气，其主要来源是飞行器前方没有被激波“弹开”的空气。物质不会凭空产生也不会凭空消失，如果大量的空气被超音速排开到四周，而飞行器周围不存在一个超低低压附面层那么我们就凭空创造物质了。

因此实际上在超音速飞行的时候，飞机的主机翼产生的升力是和亚音速飞行产生升力的原理有本质不同。

在超音速飞行的时候，升力的产生是依靠机翼上下边缘产生激波的压力差所造成的。这件事和主机翼的亚音速升力没多大关系。

早期的机翼依靠精密计算角度的后掠翼让飞机不断的产生激波。

同时让主翼隐藏在低压区域。这个技术让机翼前缘承受激波（例如F-4）。

很快，这种技术落伍，人们开始尝试双三角翼。

双三角翼的主要特征就是内侧大后掠角的机翼部分负责在超音速飞行时产生激波，而外侧小后掠角的机翼则负责亚音速飞行的升力产生。

由很快，边条设计出现，例如F-16

在超音速飞行的F-16上我们可以看到其产生升力的激波几乎和主翼无关，大部落在了边条区域。

在F-16超音速飞行的时候，大部分升力来源于结构外形而非机翼。

在边条设计之后，就咱们喜闻乐见的鸭翼设计了。

歼-20的鸭翼仅仅起到在亚音速下增加升力和配平的功能。这个设计在很多鸭式布局的飞行器中都是这样用的。

有一个很典型的例子就是TU-144超音速客机

这架客机超音速飞行的时候依靠三角翼内侧产生升力。在亚音速起降的时候则是会展开一个鸭翼。

这个方案就是在图-144大型飞机的体积红利上的解决方案，在飞机上有收起鸭翼的空间。

而战斗机，利于歼-20则没有这种收起鸭翼的空间。不过在设计过程中鸭翼的位置安排和后掠角度

这种设计就让歼-20的鸭翼在超音速飞行的时候完美的闪在由特定机头形状产生的激波后侧。

当然了，在这种状态下鸭翼周围根本没什么空气，也就谈不上对飞行控制产生多大作用了。

不过我们的设计优秀就优秀在歼击机20本身机头侧边、进气道上方都有边条设计，这些角度对设计并不完全是为了切合隐身需求而且也有气动设计的精要在内。在超音速飞行的时候，这些边条的设计其实才是歼-20能够超音速机动的要素。和鸭翼还就真的没一点关系了。