網(wǎng)友解答: 我們知道，飛機(jī)的機(jī)翼是提供升力、把飛機(jī)托起來(lái)的，而且為了讓飛機(jī)的升力能夠穩(wěn)穩(wěn)地托起飛機(jī)，機(jī)翼升力的位置還有飛機(jī)的重心要有一定的配平關(guān)系。比如說(shuō)早期的飛機(jī)機(jī)翼就靠近飛機(jī)的中間，

我們知道，飛機(jī)的機(jī)翼是提供升力、把飛機(jī)托起來(lái)的，而且為了讓飛機(jī)的升力能夠穩(wěn)穩(wěn)地托起飛機(jī)，機(jī)翼升力的位置還有飛機(jī)的重心要有一定的配平關(guān)系。

比如說(shuō)早期的飛機(jī)機(jī)翼就靠近飛機(jī)的中間，這個(gè)地方剛好是飛機(jī)的重心位置，所以升力/重力互相抵消，飛機(jī)就可以平穩(wěn)飛行了【如下圖所示，中間的CG就是飛機(jī)的重心，升力和重力基本上重合】。

當(dāng)然了，飛機(jī)的升力跟重力之間肯定不會(huì)完美地平衡，還需要一點(diǎn)兒來(lái)自飛機(jī)尾部地平衡力【如上圖所示，飛機(jī)尾巴上還有個(gè)箭頭】，一般來(lái)說(shuō)，飛機(jī)尾部產(chǎn)生的平衡力是向下的——所以升力、重力和尾翼的平衡力就像天平一樣平衡了，控制飛機(jī)平穩(wěn)前進(jìn)。

這個(gè)問(wèn)題問(wèn)的很對(duì)，但是因?yàn)樵缙诘娘w機(jī)升力和重力位置基本上平衡，所以這個(gè)尾翼產(chǎn)生的向下的力不太大——對(duì)飛機(jī)的效率影響不大。

但是我們只要看一下現(xiàn)代飛機(jī)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)為了提高飛機(jī)的高速性能，飛機(jī)的機(jī)翼一方面本身位置就越來(lái)越靠后，另一方面飛機(jī)的機(jī)翼變得“后掠”、角度越來(lái)越大，所以飛機(jī)機(jī)翼也顯得越來(lái)越靠后【如下圖所示，飛機(jī)的機(jī)翼越來(lái)越“靠后”】，那么自然的，飛機(jī)機(jī)翼產(chǎn)生的升力也越來(lái)越靠后。

但是問(wèn)題是，飛機(jī)的重心基本上還是不變的，所以這個(gè)時(shí)候，飛機(jī)尾翼產(chǎn)生的向下的平衡力也就需要更大來(lái)平衡飛機(jī)。那么尾翼產(chǎn)生的向下的力會(huì)給整個(gè)飛機(jī)幫倒忙的缺點(diǎn)就越來(lái)越明顯。不過(guò)，如果我們?cè)陲w機(jī)的機(jī)頭位置上加一對(duì)小翅膀，這個(gè)問(wèn)題就解決了【如下圖所示】。飛機(jī)的翅膀、鴨翼同時(shí)產(chǎn)生升力，再也不需要有尾翼產(chǎn)生向下的力幫倒忙了。

我們知道，飛機(jī)機(jī)翼的升力來(lái)源于上下表面空氣流動(dòng)的差異，所以我們希望氣體在機(jī)翼上會(huì)乖乖地從前往后流動(dòng)。但是事實(shí)上，由于后掠翼形和三角翼的出現(xiàn)，氣體很容易就順著機(jī)翼流動(dòng)了。這樣會(huì)造成飛機(jī)機(jī)翼效率的下降，有些時(shí)候還會(huì)造成危險(xiǎn)。

于是有人想出了在飛機(jī)上設(shè)計(jì)出來(lái)翼刀【如下圖所示】，強(qiáng)迫氣流只能從前到后流動(dòng)——但是這樣治標(biāo)不治本。

所以有人相處了，你與其真的在機(jī)翼上加上一個(gè)“隔板”，不如讓氣流自己動(dòng)起來(lái)，形成一個(gè)虛擬的“隔板”。而鴨翼就可以做到這一點(diǎn)。比如說(shuō)下圖就是我國(guó)的J20飛機(jī)，可以看到鴨翼的后面形成了兩道白色的線——這就是空氣被鴨翼激起來(lái)的漩渦，起到的作用跟實(shí)體的“翼刀”是類似的。

早期飛機(jī)的鴨翼結(jié)構(gòu)都是固定在飛機(jī)上的，雖然鴨翼帶來(lái)了一定的好處，但是也存在操縱性不好的大問(wèn)題。而隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制技術(shù)、飛行控制算法逐漸成熟，這種結(jié)構(gòu)開(kāi)始變得越來(lái)越可控，而鴨翼的靈活性也逐漸顯現(xiàn)了出來(lái)。所以我們可以看到，中國(guó)的J10，J20等國(guó)產(chǎn)飛機(jī)都用上了鴨翼結(jié)構(gòu)。

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航空百年歷史，翼型的發(fā)展見(jiàn)證了航空科技的進(jìn)步。鴨翼也是機(jī)翼，所以今天就來(lái)簡(jiǎn)單扒一扒鴨翼的前世今生。

飛行者1號(hào)

嚴(yán)格來(lái)講，鴨翼并不是新鮮玩意兒。1903年萊特兄弟成功試飛了飛行者1號(hào)，這時(shí)候的人類剛剛接觸飛機(jī)設(shè)計(jì)，很自然的就想到在機(jī)頭設(shè)置操縱翼面。翼面上偏，飛機(jī)抬頭，反之飛機(jī)低頭。（類比于汽車把前輪當(dāng)作導(dǎo)向輪）

由于較小的操縱翼面在前面，顯得頭輕身重，所以這種布局的飛機(jī)被人們戲稱為鴨子，“鴨翼”一詞隨之而來(lái)，還有麻煩也隨之而來(lái)：

鴨翼上偏機(jī)頭抬頭的時(shí)候，鴨翼上表面形成的低壓區(qū)降低了主翼下表面的壓力，等于是降低了主翼的升力；鴨翼的迎角是飛機(jī)的迎角和鴨翼偏轉(zhuǎn)角度之和，它的俯仰操縱是非常不線性的，在沒(méi)有計(jì)算機(jī)輔助的年代極容易導(dǎo)致飛機(jī)失速。

受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，人類還不能掌控鴨式布局巨大的性能優(yōu)勢(shì)，最終曇花一現(xiàn)，常規(guī)布局的飛機(jī)完全統(tǒng)治了航空領(lǐng)域。

德國(guó)Me-262噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)

二戰(zhàn)期間，德國(guó)率先將人類第一批噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)Me-262投入使用，戰(zhàn)后美蘇瓜分了德國(guó)的技術(shù)各自倒弄出自己的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)，X-1驗(yàn)證機(jī)的出現(xiàn)標(biāo)志著人類正式進(jìn)入超音速時(shí)代。

隨著第二代超音速噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的出現(xiàn)（米格-21和F-4），人們發(fā)現(xiàn)飛機(jī)在超音速和亞音速飛行時(shí)有本質(zhì)的區(qū)別，最顯著的特征就是隨著飛機(jī)速度的增加，飛機(jī)的氣動(dòng)焦點(diǎn)會(huì)逐漸后移，也就是說(shuō)升力的中心點(diǎn)逐漸靠后。這樣會(huì)讓機(jī)頭有低頭的趨勢(shì)，常規(guī)布局的飛機(jī)需要尾翼產(chǎn)生一個(gè)向下的配平力矩抵消這個(gè)低頭的趨勢(shì)。

但這個(gè)配平力矩是靠尾翼下偏產(chǎn)生負(fù)升力實(shí)現(xiàn)的，相當(dāng)于惡化了飛機(jī)在超音速飛行時(shí)的升力特性。

瑞典薩博-37雷式戰(zhàn)斗機(jī)

如果采用鴨式布局，只需要鴨翼的上偏角度隨著飛機(jī)速度的增加而增加即可，用鴨翼向上的配平力矩也可以抵消機(jī)頭低頭的趨勢(shì)。這是向上的正升力，可以改善飛機(jī)在超音速飛行時(shí)的升力特性。

最關(guān)鍵的契機(jī)源于“協(xié)和”號(hào)超音速客機(jī)研制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的脫體渦流在非線性升力中的應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)小展弦比、大后掠角的鴨翼可以產(chǎn)生脫體渦流形成對(duì)主翼有利的氣動(dòng)干擾，提高低速時(shí)飛機(jī)的升力系數(shù)，抑制大迎角狀態(tài)下的主翼氣流分離。

1967年瑞典研制了世界上第一種裝有鴨翼的戰(zhàn)斗機(jī)薩博-37（采用帶襟翼的固定鴨翼），由于鴨翼和主翼相對(duì)位置合適，大迎角時(shí)鴨翼產(chǎn)生的脫體渦流正好經(jīng)過(guò)主翼面上表面，改善了升力系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)的短距起降和機(jī)動(dòng)性能大幅提高。

不過(guò)渦流對(duì)鴨翼和主翼的遠(yuǎn)近距離及上下距離很敏感，否則不能產(chǎn)生有利的氣動(dòng)干擾甚至有害，這也是早期鴨翼布局不成功的原因之一。

法國(guó)達(dá)索Rafale陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)

隨著電傳技術(shù)的出現(xiàn)，鴨式布局在第三代戰(zhàn)斗機(jī)中得到廣泛應(yīng)用，例如歐洲雙風(fēng)、瑞典鷹獅、中國(guó)殲-10，甚至在第四代戰(zhàn)斗機(jī)（現(xiàn)在的五代機(jī)）中也延續(xù)使用，比如中國(guó)的殲-20。

這些飛機(jī)的鴨翼都是全動(dòng)的，既可以作為耦合升力面使用，也可以偏轉(zhuǎn)一個(gè)很大的角度做減速板使用。在飛行中，鴨翼的偏轉(zhuǎn)角度完全由計(jì)算機(jī)通過(guò)電傳系統(tǒng)控制，可以最大程度發(fā)揮鴨翼的優(yōu)勢(shì)同時(shí)使不利影響降到最低。

一百年過(guò)去了，人類已經(jīng)把鴨翼玩的相當(dāng)溜了，很有意思吧？

中國(guó)空軍殲-20隱身戰(zhàn)斗機(jī)也采用鴨翼提高機(jī)動(dòng)性

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