首先说一下像歼15这样后期为了增加主翼涡升力后期硬生生增加的翼前小翼,也就是很多人误认为的鸭翼这类战机,并不是真正的鸭式气动布局战机。
而且这类战机数量还不少,国内像歼15为了提升歼15在航母上起降时的升力特性,特意在主翼前增加了一小块鸭翼,以产生涡升力辅助提升主翼的机翼升力;国外像俄罗斯的苏30MKI、苏33、苏30SM设计鸭翼都是为了增加主翼涡流升力,还有就是像美国曾经为了验证鸭式气动布局特性基于F-15和F5战机改进而来的鸭翼设计也不能算作真正意义上的鸭式气动布局战机。
真正能称得上鸭式气动布局战机的应该是类似歼10、歼20、阵风、台风、鹰狮这类战机,因为这类战机的气动布局完全符合鸭翼为气动舵面,且位于机身前段,主翼位于鸭翼之后且翼展大于鸭翼的气动布局。而且因为鸭翼在前距离战机重心较远,所以操纵效率高,同时鸭式气动布局战机在机动过程中,不用像常规气动布局战机的平尾需要偏转很大的角度才能产生足够的偏转效率,也没有平尾偏转角度过大会产生负升力的缺点。所以鸭翼在偏转过程中和主翼连同会继续产生升力,以提升战机在大迎角状态下的机动性。
至于为什么像歼10/20、欧洲三雄这几款采用鸭式气动布局的战机普遍采用三角翼,而没有采用类似F22那种梯形翼或者其他翼型也是有原因的。
首先三角翼机翼前缘后掠、后缘基本平直,具有超音速阻力小的优点,其次三角翼结构强度高/机翼重量轻,有利于收置起落架,安放燃油和其他设备。
其次对于超音速战而言,在战机速度逐渐增加的过程中,也就是战机从亚音速到超音速过渡飞行这一阶段,空气作用在机翼上的压力会逐渐向后移动,使得外界空气作用在主翼上的空气压力开始逐渐后移,并逐渐接近战机的重心位置,在有常规平尾的战机身上,重心略微后移接近影响并不大,但是对于控制翼面在前或者没有平尾的战机而言,战机高速飞行过程中,从亚音速过渡到超音速时机翼压力中心向后移动且越来越靠近战机重心位置时,如果此时战机的舵面平衡能力较差的话,战机就很有可能坠毁,所以基于此无尾飞机和鸭式飞机基本上都采用三角翼。
当然除了歼10这类既采用鸭翼也采用三角翼的超音速战机外,还有一些常规气动布局的战机也有采用三角翼的,比如我国出口冠军的歼-7和三角翼经典机型幻影2000这类无尾三角翼战机,像歼7依然采用三角翼是为了降低其超音速状态下的气动阻力和增强其机动性;而幻影2000虽然是无尾三角翼气动布局,但是其依然采用三角翼也是为了降低超音速飞行阻力和增强其机动性而特意为之。
幻影2000虽然现在已经不是主流战机了,但是在幻影2000那个年代,幻影2000可是三代战机中唯一一个能够做出高达9G机动过载且是三角翼气动布局的战机。而且幻影2000的瞬时盘旋能力也很强,这就使得虽然不是鸭式气动布局的幻影2000仍然拥有不错的空战机动格斗能力。
一般来说战机的空战机动性高低主要看战机的瞬时盘旋能力如何,而瞬时盘旋能力的高低则主要看战机的最大升力系数高低和翼载荷两点,幻影2000机身结构一贯的法兰西紧凑,而又使用了一幅面积很大的机翼,所以使得幻影2000的最大升力系数较高;同时幻影2000的机身纵轴大部分长度都被机翼占用,也使得其翼载荷很低,所以其能够做出高达9G的瞬时机动过载的成功奥秘就在于其拥有不错的升力系数前提下,拥有一副翼载荷相当低的三角翼,而且幻影2000还额外在进气道两侧增加了涡流发生器以增强其主翼的涡升力。
不过普通的三角翼也不是没有缺点,就是因为三角翼虽然超音速飞行阻力小,但是也因为展弦比较小,亚声速飞行时的升阻比低,所以其亚音速状态下的巡航特性并不好。而且小展弦比的三角翼只有在大迎角下才会产生足够大升力系数,所以也导致战机在着陆前的迎角不是很大,故其着陆性能较差,滑跑距离较长。
这件事没关太大的联性!
先看几个鸭式布局并不是三角翼的例子:
第一个是倭国震电:
这架飞机出现在很多的游戏和动漫作品中,其实是有实机的,在二战末期已经生产出原型机,但日本战败就退役了。
服役于1945年8月3日,但~退役于1945年8月15日。也算是最短命的战斗机之一了。
再来个美国的:
这是一型利用F-5A战斗机修改为前掠翼技术的验证机的鸭式布局战机
原型是这样样子的,拆掉原来的机翼换上了前掠翼和鸭翼。也是一种鸭式布局战机。
F-15 STOL/MTD ,这是F-15的高机动性战斗机,利用了三翼面布局,但这东西也叫鸭式布局。
在说俄罗斯:
大家最熟悉的应该就是S-37了
其实俄罗斯是鸭式布局战机的一个大坑。
例如Su-30SM
Su-33
甚至是雅克的神机JUMO
这些都是鸭式布局的飞机。
现在咱们首先得说什么是鸭式布局,鸭式布局(canard)又叫抬式布局,是将一对小翼面放于机身前部提供额外升力的气动布局方式。
并不是特别局限于一定是“鸭式三角翼无尾翼”的形式。
而题主所说的“为什么鸭式战斗机大多是三角翼”里面的三角翼其实——也是一个错误的认知吧?是不是觉得只有这样的机翼才叫三角翼呢?
其实三角翼的正确概念是——机翼前缘和后缘不平行的机翼。
这样的机翼其实都是三角翼:
三角翼本身由于展舷比比较小,更利于高速飞行,而目前大多数战斗机的指标中“速度”是一个主要的指标,因此大部分战斗机也就使用了三角翼布局以达到高速飞行的目的。
这和配合不配合鸭翼实际上是没有必然的关联的。
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