一對(duì)小翅膀的奧秘

2025年5月，我國(guó)外銷(xiāo)型戰(zhàn)機(jī)殲10CE首次取得了實(shí)戰(zhàn)戰(zhàn)果，一戰(zhàn)成名。隨之，殲10CE機(jī)頭兩側(cè)看似不起眼的“小翅膀”——鴨翼再次進(jìn)入大眾視野。很多人不禁要問(wèn)：這對(duì)貼在機(jī)頭的小翅膀到底是干什么的？為什么能在激烈的空戰(zhàn)中幫上大忙？既然這么好用，為什么不是所有飛機(jī)都裝上鴨翼？今天，我們就一起揭開(kāi)鴨翼的神秘面紗。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，鴨翼就是安裝在主翼前方、機(jī)頭兩側(cè)的小型操縱翼面。采用這種布局的戰(zhàn)機(jī)外形酷似飛行中的鴨子，因此被稱(chēng)為鴨式氣動(dòng)布局，這對(duì)前置小翼也就叫作鴨翼。與大多數(shù)戰(zhàn)機(jī)將尾翼布置在機(jī)身后部的常規(guī)布局不同，鴨翼并非只是把“尾巴”簡(jiǎn)單前移，而是讓?xiě)?zhàn)機(jī)的氣動(dòng)性能發(fā)生了本質(zhì)改變。

有趣的是，人類(lèi)歷史上最早的飛機(jī)就采用了鴨式氣動(dòng)布局。1903年萊特兄弟的“飛行者一號(hào)”和1909年“中國(guó)航空之父”馮如制造的“馮如一號(hào)”，都是典型的鴨式氣動(dòng)布局飛機(jī)。

在常規(guī)氣動(dòng)布局中，水平尾翼就像向下壓的秤砣，為了保持飛機(jī)平衡，必須產(chǎn)生向下的力，等于在拖著飛機(jī)后腿；而在鴨式氣動(dòng)布局中，把小機(jī)翼放在主機(jī)翼前面，這對(duì)鴨翼更像往上托的手，飛行時(shí)能產(chǎn)生向上的升力，不但不拖后腿，還能和主翼一起把飛機(jī)“抬著飛”。這一壓一托的區(qū)別，讓鴨式布局升力更大、操控更靈活、機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)。

當(dāng)然，鴨式氣動(dòng)布局也存在明顯缺陷：一是早期鴨式氣動(dòng)布局的機(jī)頭方向更容易被雷達(dá)探測(cè)到，隱身設(shè)計(jì)難度更大；二是飛行姿態(tài)變化特別靈敏、不好控制，光靠人手動(dòng)操縱根本跟不上，必須靠先進(jìn)的飛控系統(tǒng)來(lái)幫忙。對(duì)飛行員而言，駕駛鴨式戰(zhàn)機(jī)與常規(guī)戰(zhàn)機(jī)的桿舵操作看似沒(méi)有區(qū)別，但復(fù)雜的氣動(dòng)控制與姿態(tài)補(bǔ)償全部由飛控系統(tǒng)自動(dòng)完成?？梢哉f(shuō)，鴨式氣動(dòng)布局的核心考驗(yàn)在于飛控系統(tǒng)。

隨著電傳飛控技術(shù)的成熟，鴨式氣動(dòng)布局的操控難題得以徹底解決。因此在新型戰(zhàn)斗機(jī)上越來(lái)越普及，成為現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)最主流的氣動(dòng)布局之一。

我國(guó)鴨翼技術(shù)的三代進(jìn)化

探索型鴨翼：從“無(wú)”到“有”的突破

上世紀(jì)70年代，航空工業(yè)成都所在研制殲9時(shí)率先提出“在無(wú)尾飛機(jī)機(jī)翼前方加一個(gè)小翼”即鴨式氣動(dòng)布局方案。當(dāng)時(shí)，國(guó)際上的鴨翼應(yīng)用極其有限——瑞典薩博-37雖裝有鴨翼，但屬于半固定狀態(tài)，僅后緣襟翼可動(dòng)，主要用于起降增升，不能參與飛行控制。

雖然殲9最終下馬，但成都所種下了鴨式氣動(dòng)布局的種子，進(jìn)行了近萬(wàn)次風(fēng)洞試驗(yàn)，在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、材料、系統(tǒng)、設(shè)備等方面為殲10飛機(jī)的鴨式布局研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

全動(dòng)型鴨翼：從“能飛”到“好飛”

殲10的成功標(biāo)志著中國(guó)航空的鴨翼技術(shù)進(jìn)入“全動(dòng)操縱”時(shí)代。鴨翼不再只是增升的固定翼面，而成為主動(dòng)參與飛行控制的靈敏舵面。殲10C總設(shè)計(jì)師王海峰院士在央視專(zhuān)訪(fǎng)中指出：“鴨翼可以改善流場(chǎng)，增加飛機(jī)的升力，更穩(wěn)定，可用能力更強(qiáng)。”這便是“近距耦合鴨式布局”的核心價(jià)值。

這一階段解決的工程難題是：如何讓鴨翼與飛控系統(tǒng)深度融合，讓飛行員實(shí)現(xiàn)“無(wú)憂(yōu)慮操縱”。成都所通過(guò)數(shù)字電傳飛控與全動(dòng)鴨翼的匹配，使飛機(jī)在大迎角、高機(jī)動(dòng)狀態(tài)下仍保持穩(wěn)定可控。

這種在殲10上成功應(yīng)用的鴨式氣動(dòng)布局與技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，不僅確保了該型號(hào)的優(yōu)異性能，也為后續(xù)更先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的研發(fā)奠定了重要基礎(chǔ)。

一體化鴨翼：從“單一部件”到“系統(tǒng)融合”的躍升

殲20將鴨翼技術(shù)推向了全新的高度。成都所副總設(shè)計(jì)師龔峰在2025年長(zhǎng)春航展上表示，殲20“升力體邊條鴨式垂尾布局”的一體化氣動(dòng)布局為國(guó)際首創(chuàng)。其核心創(chuàng)新在于：鴨翼產(chǎn)生的脫體渦流與主翼渦流高效耦合，如同為機(jī)翼安裝了“渦輪增壓器”，極大提升了升力和大迎角機(jī)動(dòng)能力，讓殲20在近距格斗中能更快地?fù)屨加欣恢谩?/p>

這一設(shè)計(jì)的真正突破，是實(shí)現(xiàn)了多重關(guān)鍵性能的協(xié)同兼顧：鴨翼既要依靠渦流耦合保證機(jī)動(dòng)性，又要嚴(yán)格控制雷達(dá)反射滿(mǎn)足隱身要求；不再是單獨(dú)優(yōu)化某個(gè)氣動(dòng)部件，而是與全機(jī)氣動(dòng)、飛控、隱身設(shè)計(jì)深度融合。這標(biāo)志著鴨翼技術(shù)從傳統(tǒng)的局部部件優(yōu)化升級(jí)為整機(jī)體系化設(shè)計(jì)。

為什么不是所有飛機(jī)都用鴨翼？

沒(méi)有最好的氣動(dòng)布局，只有最適合的氣動(dòng)布局。目前，主流戰(zhàn)機(jī)氣動(dòng)布局主要有三種，適配不同的作戰(zhàn)需求。

鴨式氣動(dòng)布局是空戰(zhàn)格斗的“敏捷獵手”，代表機(jī)型：殲10、殲20、歐洲“陣風(fēng)”“臺(tái)風(fēng)”。優(yōu)勢(shì)是提高飛機(jī)的總升力、改善飛機(jī)的操縱性、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)；劣勢(shì)是對(duì)飛控系統(tǒng)要求極高、隱身設(shè)計(jì)難度大。

常規(guī)氣動(dòng)布局：多用途的"全能選手"，代表機(jī)型有美國(guó)F-15、F-16、F-22、F-35，俄羅斯蘇-27。優(yōu)勢(shì)是理論研究非常完善、生產(chǎn)技術(shù)十分成熟、各項(xiàng)性能比較均衡；劣勢(shì)是機(jī)動(dòng)性通常不如鴨式布局，配平阻力大。

三翼面氣動(dòng)布局：兼顧穩(wěn)定與機(jī)動(dòng)，代表機(jī)型有殲15、俄羅斯蘇-30MKI、蘇-33。優(yōu)勢(shì)是同時(shí)擁有鴨翼、主翼和尾翼，兼顧了鴨式布局的機(jī)動(dòng)性和常規(guī)布局的穩(wěn)定性；劣勢(shì)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、阻力大。

美國(guó)和俄羅斯第四代戰(zhàn)斗機(jī)之所以未采用鴨式氣動(dòng)布局，原因很多，其中之一就是采用鴨式氣動(dòng)布局時(shí)，飛控處理較為困難，而且會(huì)給戰(zhàn)機(jī)隱身設(shè)計(jì)帶來(lái)更大難度。全球同時(shí)采用鴨翼、邊條翼和升力體氣動(dòng)布局的戰(zhàn)機(jī)很少，一個(gè)最主要的原因就是如此組合設(shè)計(jì)難度很大——采用鴨翼和邊條翼設(shè)計(jì)，就必須面對(duì)鴨翼、邊條翼和主翼的工作匹配問(wèn)題。這兩者如果與升力體設(shè)計(jì)同時(shí)采用，則要面對(duì)的問(wèn)題會(huì)更多，其大小、形狀、位置等參數(shù)都需要通過(guò)精確計(jì)算和大量風(fēng)洞試驗(yàn)才能獲得，如此組合才能達(dá)到最優(yōu)。在增效的同時(shí)如何減重，怎樣在重量和飛行效能中間取得平衡，也是設(shè)計(jì)人員必須面對(duì)的問(wèn)題。

回顧上世紀(jì)80年代，我國(guó)國(guó)防需求明確：必須取得制空權(quán)，鴨式布局的高機(jī)動(dòng)性完美契合這一戰(zhàn)略目標(biāo)。正如殲10總設(shè)計(jì)師宋文驄當(dāng)年所說(shuō)：“在現(xiàn)代和未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)當(dāng)中，誰(shuí)掌握了制空權(quán)，就掌握勝利的主動(dòng)權(quán)。從事航空高科技研究，要勇于探索、不斷創(chuàng)新、敢于突破，特別要在關(guān)鍵技術(shù)和核心能力方面搶占制高點(diǎn)?！边@正是成都所選擇鴨式布局，并數(shù)十年如一日深耕這一技術(shù)的根本原因。

如今，中國(guó)已成為全球唯一成功將“鴨翼+邊條翼+升力體”三者深度融合并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的國(guó)家，殲20的“升力體邊條翼鴨式布局”更是獲得了中國(guó)專(zhuān)利獎(jiǎng)外觀設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)，徹底解決了鴨翼與隱身的兼容難題。這背后是幾代航空科研人員的堅(jiān)守與付出。它告訴我們：只有走自主創(chuàng)新的道路，才能真正掌握核心技術(shù)，才能在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。