[科普中國(guó)]-鴨翼

前翼（canard，又稱前置翼，鴨翼），是一種飛行器配置的稱呼。這種配置的特點(diǎn)是將水平穩(wěn)定面放在主翼前面，而一般是將水平穩(wěn)定面裝在后面，稱為尾翼。1

使用這種配置方式的優(yōu)點(diǎn)是可使主翼上方產(chǎn)生渦流，可提高失速攻角。而缺點(diǎn)為較容易造成不穩(wěn)定。

鴨式布局氣動(dòng)布局優(yōu)勢(shì)鴨式布局：座艙兩側(cè)有兩個(gè)較小的三角（鴨翼）翼，后邊是一個(gè)大的三角翼。 比如中國(guó)的殲-10、殲20、歐洲EF2000。

前翼（英文）之所以得名是來自于法語的鴨子，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，但是在萊特兄弟以后，大部分的飛行器改采用尾翼配置。一個(gè)可能的原因是要避免使用萊特兄弟的專利，另一個(gè)主要原因是使用前翼配置較不容易穩(wěn)定，早期的技術(shù)較不發(fā)達(dá)，使用前翼很難設(shè)計(jì)，尤其民航機(jī)對(duì)穩(wěn)定性的要求非常高，所以也不可能采用前翼配置。

因?yàn)榫€傳飛控的進(jìn)步，終于在1960年代，XB-70超音速實(shí)驗(yàn)機(jī)采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(jìn)戰(zhàn)機(jī)常常采用前翼設(shè)計(jì)，如Su-47。當(dāng)然也是有客機(jī)使用前翼的例子，如Tu-144。

采用鴨式布局的飛機(jī)的前翼稱為“鴨翼”。戰(zhàn)機(jī)的鴨翼有兩種，一種是不能操縱的，其功能是當(dāng)飛機(jī)處在大迎角狀態(tài)時(shí)加強(qiáng)機(jī)翼的前緣渦流，改善飛機(jī)大迎角狀態(tài)的性能，也有利于飛機(jī)的短距起降。真正有可操縱鴨翼的戰(zhàn)機(jī)目前有中國(guó)的殲-10、 歐洲的EF－2000、法國(guó)的“陣風(fēng)”瑞典的JAS－39等。這些飛機(jī)的鴨翼除了用以產(chǎn)生渦流外，還用于改善跨音速過程中安定性驟降的問題，同時(shí)也可減少配平阻力、有利于超音速空戰(zhàn)。在降落時(shí)，鴨翼還可偏轉(zhuǎn)一個(gè)很大的負(fù)角，起減速板的作用。據(jù)稱，俄羅斯下一代的飛機(jī)也考慮使用鴨式布局。

鴨式飛機(jī)優(yōu)勢(shì)鴨式飛機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是配平阻力比較小，具有較大的升阻比。通常飛機(jī)增大迎角、增大升力時(shí)會(huì)產(chǎn)生低頭力矩。鴨翼處于飛機(jī)重心之前，增大機(jī)翼迎角和升力時(shí)，鴨翼出現(xiàn)正偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生正升力（正常布局飛機(jī)平尾出現(xiàn)負(fù)偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生負(fù)升力），用抬頭力矩加以平衡，使全機(jī)升力增大。為了獲得預(yù)定的升力，飛機(jī)迎角就要小于正常布局飛機(jī)的迎角。這使鴨式飛機(jī)的配平阻力明顯小于正常布局飛機(jī)而具有較大的升阻比。

另外，鴨式飛機(jī)可以用較小的機(jī)翼升力獲得較大的全機(jī)升力，有利于減輕飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量。此外，由于鴨翼距飛機(jī)重心的距離較短，大迎角飛行時(shí)，鴨翼的迎角一般大于機(jī)翼的迎角，鴨翼首先出現(xiàn)氣流分離，導(dǎo)致飛機(jī)低頭，使鴨式飛機(jī)不易失速，有利于飛行安全。但也往往使作為飛機(jī)主升力面的機(jī)翼承載能力得不到充分使用，使飛機(jī)的最大升力不及正常布局飛機(jī)大。由于機(jī)翼后緣離飛機(jī)重心較遠(yuǎn)，當(dāng)后緣襟翼放下較大的角度產(chǎn)生較大的低頭力矩時(shí)會(huì)使鴨翼負(fù)擔(dān)過重。鴨式飛機(jī)的著陸性能較差。1

特點(diǎn)鴨翼控制的優(yōu)點(diǎn)是盡管作動(dòng)器將占據(jù)一定的彈頭空間，導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制子系統(tǒng)可安裝在一起。此外，與尾翼控制相比，鴨翼為靜穩(wěn)定導(dǎo)彈提供了一個(gè)向上的過載，以利于其更快響應(yīng)側(cè)向加速度指令。

鴨翼控制主要有兩方面的缺點(diǎn)。矮一，鴨翼在大迎角情況下容易災(zāi)速。使用前置固定鴨翼緩解這一矛盾。其二，對(duì)于鴨翼和其他機(jī)翼間存在相互干擾．鴨翼有可能在導(dǎo)彈上誘導(dǎo)產(chǎn)生一個(gè)滾轉(zhuǎn)力矩。通常采州自由滾轉(zhuǎn)機(jī)翼或白內(nèi)滾轉(zhuǎn)鴨翼來克服這一問題。2

分類名義上可將鴨翼布局分成兩種形式：

(a)長(zhǎng)耦合：鴨翼氣動(dòng)中心在飛機(jī)重心前4倍或多倍于機(jī)翼平均弦長(zhǎng)的位置。

(b)近耦合或短耦合：鴨翼氣動(dòng)中心在重心前不超過3倍于機(jī)翼平均弦長(zhǎng)的位置。這種鴨翼布局一般比機(jī)翼的位置高。鴨翼力臂長(zhǎng)一般不少于機(jī)翼平均弦長(zhǎng)的80%。3

鴨翼隱身性能一般來說鴨翼與主翼處于同一平面比較有利于隱身的處理（如美國(guó)的X-36驗(yàn)證機(jī)），而鴨翼與主翼處于不同平面比較有利于渦升力的運(yùn)用（如陣風(fēng)，臺(tái)風(fēng)，鷹獅，殲-10）。但這并非絕對(duì)化，可以通過改進(jìn)鴨翼與主翼設(shè)計(jì)來取得隱身和氣動(dòng)的平衡（如2013年網(wǎng)上曝光的中國(guó)新一代戰(zhàn)斗機(jī)原型機(jī)，其采用了鴨翼上反和主翼下反的設(shè)計(jì)，有望在隱身和氣動(dòng)上取得較好的折中效果）。

另外，“鴨翼布局都影響隱身性能”沒有任何實(shí)際依據(jù)（估計(jì)是受美國(guó)人那一句“鴨翼最好裝在敵人的飛機(jī)上”的影響）。美國(guó)ATF計(jì)劃和JSF計(jì)劃在競(jìng)標(biāo)過程中就出現(xiàn)過大量的鴨式布局方案，JSF計(jì)劃的前身JASF計(jì)劃的驗(yàn)證機(jī)就是一架鴨式布局的飛機(jī)，而JASF全尺寸鴨式布局模型的RCS測(cè)試結(jié)果是與常規(guī)布局并無太大差異。

四代自出現(xiàn)后，中國(guó)軍迷們一直關(guān)心它的性能，并常與其他五代機(jī)對(duì)比，中國(guó)的五代飛機(jī)是唯一采用鴨翼布局的，其他三種五代機(jī)F22、F35、T50都是正常式布局，按美國(guó)人的說法，鴨翼布局的隱身能力不及正常式布局，軍迷們一直有憂慮。從理論上說這種說法自有依據(jù)，飛機(jī)隱身首先是靠外形，要讓飛機(jī)各方向雷達(dá)反射面不能和照射來的雷達(dá)波呈垂直角，讓雷達(dá)波不能原向反射，而是集中到幾個(gè)有限的角度，其次才是用隱身漆減小反射。所以機(jī)翼線條呈傾斜狀并盡量平行，開口呈鋸齒形、機(jī)身使用傾斜平面而不是曲面以免其中一部分和雷達(dá)波呈垂直角。

鴨翼的問題是可以把線條做得符合角度，但鴨翼一旦轉(zhuǎn)動(dòng)，角度就會(huì)變化，并且前端有尖銳角，會(huì)加大反射，而正常式布局尾翼在主翼之后，正面雷達(dá)波照來時(shí)主翼可以先反射一部分雷達(dá)波，這樣照到尾翼上的雷達(dá)波比較少，即使尾翼轉(zhuǎn)動(dòng)，反射的雷達(dá)波也很少并且會(huì)被主翼后緣擋掉一部分，這就是正常式布局隱身性比鴨翼好的理論依據(jù)。但中國(guó)五代使用了鴨翼，是為了提高機(jī)動(dòng)性而犧牲了一點(diǎn)隱身性。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

劉軍 - 副研究員 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所