现代战斗机的气动布局主要有常规布局和鸭翼式布局两大类，美国人说，鸭翼最好是用在别人的飞机上。有关鸭翼式气动布局的争论持续不断，尤其是在隐形技术广泛运用的大背景下，我国歼-20成为国际上第一种使用鸭翼式布局的隐形战机，鸭翼式气动布局设计的优劣性成为各界广泛关注的核心，本文就鸭翼式气动布局优劣性结合我国实际国情进行浅薄论述。



歼-20开创了鸭式隐形设计的先河
其实，鸭翼式气动布局在航空气动学发展史上起步较早，只不过由于实际运用中的诸多问题，尤其是飞控系统的制约和缺乏足够的纵向恢复力矩，导致鸭翼式气动布局的实际运用并不多，直至上世纪八九十年代，在欧洲“台风”战机、法国“阵风”、瑞典“鹰狮”以及我国歼-10战机上真正大范围运用。追溯历史，由莱特兄弟研发的世界上第一架飞机“飞行者”号就采用了鸭翼式布局，前面有两片可动的升降舵，成为前掠翼鸭式布局的雏形。



世界上第一架飞机就采用了鸭式布局设计，机体前部有一对可动的升降舵，可以看作是鸭翼的雏形
鸭翼式气动布局后来的发展得益于新一代战机对超音速机动能力和低速过失速机动能力的较高要求。传统的常规气动布局设计一般采用主翼在前，水平尾翼在后的总体布局，诸如美国F-15、俄罗斯苏-27等典型三代机采用就是常规布局；两者之间的最大区别就在于鸭翼式气动布局多了一对小鸭翼。现役几种机动布局如下：



喷气式战斗机出现后，战机气动布局设计有正常式、无尾、鸭式、前掠翼、三翼面和飞翼布局等
鸭式布局设计的独到优势
鸭式布局最引人注意的独到优势就在于升力特性，重点在于可以显著提高飞机的总升力。其气动原理就是：主翼前的鸭翼自身可以产生常规布局所没有的升力，党气流流过鸭翼之后，在主翼上表面产生涡流，显著增加主翼上下表面的压力差，使得在原来主翼产生升力的基础上形成升力增量，从而改善整个气动布局的升力特性。



鸭式布局的气动特性
空气动力学一般认为，鸭翼可以产生一个正升力，使用有别于常规布局负升力配平方式，而是一正升力配平，从而实现整个气动布局的总升力指数，带来起飞重量增加、起飞距离缩短的优势。有关升力配平可参考下图对比理解：



鸭式气动布局设计采用的是正升力配平
随着战机对于机动性的要求不断提高，常规气动布局为了解决战机重心后移的问题，通常以牺牲操纵性缩短水平尾翼力臂来实现。这就是飞机操纵性和安定性之间的矛盾，缩短水平尾翼力臂能显著提升飞机的安定性，但同时带来操纵性差的问题。鸭翼的出现正好解决了这一问题，将水平安定面前置以鸭翼来代替，可以显著提升力臂距离，从而平衡战机的可操纵性。这又是鸭式气动布局的另一大优点。鸭式气动布局属于静不稳定型，解决水平安定性需要在飞行中不断根据飞机的状态，以调整鸭翼的偏转角度来保持飞机的平衡性，显著的提升了飞机操纵的响应能力。








鸭式气动布局主要依靠偏转角度来实现姿态的控制
此外，鸭式气动布局在一定程度上还可以提升飞机的机动性。鸭式气动布局的静不稳定性对与提升战机机动性有较大的改善作用，在大迎角飞行状态下，鸭翼比主翼先时速，鸭翼的升力减小，产生的低头力矩降低迎角，从而保证飞机姿态的稳定性。鸭翼布局设计有利于应用涡流控制技术，利用鸭翼产生的涡流来延缓主翼表面气流的分离，这对于战机在大迎角机动状态下是至关重要的。另外，主翼上的襟副翼差动时，还可以改善鸭式气动布局的滚转机动性。
我国在经过歼-10战机运用后，在四代机歼-20气动布局设计上沿用了这一设计就是最好的例证。
鸭式布局的缺陷



歼-20背部涡流清晰可见
鸭式布局设计的缺陷第一个体现在迎头飞行方向的雷达反射信号，也就是在歼-20身上争论的隐形型问题。鸭式布局破坏了机体正面雷达反射信号特征，一般认为的上后位置鸭翼布局，直接产生了截然不同的两个雷达发射面，从而导致正面的雷达信号面积增加。其次那就是操纵性问题，主要体现在飞控系统上。鸭翼布局的优点正是由于鸭翼的可调整偏转角度来实现各种独到优势的发挥，这对于整个飞控系统的设计带来严重挑战，复杂的控制是由飞控转件来实现的，因此，鸭式布局考验的是更是飞控系统。