Question

战斗机外形鸭翼布局有什么优缺点？

本人喜欢看飞机，也喜欢自己DIY一些滑翔飞机，对飞机有一点点了解不是很了解。看到歼10飞机的外形，感觉很费解，感觉外形很怪异，不知道这样的外形有什么优点。PS:本人做的滑翔机飞行性能还可以，而且都是常规布局，没有鸭翼的。我总觉得鸭翼布局做不出好的滑翔机

Answer 1

鸭式布局实际上是一种性能非常优秀的外形设计，如果设计得好了，一身都是优点。但是它的核心缺点就是要想设计好鸭式飞机极其困难，它有很多设计参数是完全矛盾的。稍微有一点设计不好，性能就一塌糊涂。
对于滑翔机或者模型来说，鸭式布局飞机最大的困难在于控制，在同代的战斗机中鸭式飞机的飞控水平都是顶尖的。F16水平的飞控拿到歼10或者鹰狮上绝对会产生灾难性后果。
所以，除非你背后有一个世界顶尖水平的飞控团队，否则你连让一架静不稳定的鸭式飞机四平八稳的飞一圈都做不到。
所以一般做飞机模型的会将飞机配平到较高的静稳定状态。同时鸭翼基本就是个装饰，用升降襟副翼来操纵。

本来不想多说什么的，但是这里对前面朋友的一些错误进行补充。

鸭式布局是一种非常优秀的设计，但是它的设计难度极高，设计得稍微有些不好，所有的优点都会变成缺点。
让我们从头开始吧。
首先，由于大翼位于前翼的下洗气流当中，有效迎角减小，因此鸭式布局实际上是一种减升力布局！这在早期对“抬式布局”的研究当中已经得到了明确的结论。
鸭翼要起到增升效果需要依靠两个原理，一个是近距耦合，另一个是涡流增升。请注意这是两个原理上完全不同的概念，很多朋友会混为一谈。近距耦合实际上是前翼下洗气流与大翼上表面流场的耦合，因此要求前翼要高于大翼并且尽可能靠近大翼，最好要覆盖到大翼的上方。这就是阵风和鹰狮的典型设计。涡流增升的作用和前面朋友所说的完全相反，它不是吹除附面层，而是吹除附面层分离区域，增强附面层能量，推迟失速的发生。但是在小迎角时鸭翼拉不出足够强的涡流，而在大迎角时鸭翼一般是负迎角，也拉不出涡流。
鸭翼由于位于焦点的前方，因此鸭翼容量（面积乘以力臂）增大时飞机的静稳定性减小，这一点与后尾式布局飞机恰好相反。由于鸭式布局的控制极其复杂，静不稳定性受到很大限制，因此鸭翼容量一般不允许太高，而飞机的配平和控制能力又完全取决于鸭翼容量，因此鸭翼的配平和操纵能力都比较差。需要用升降襟副翼辅助甚至主要操纵。
由于鸭翼的配平能力差，因此它对于飞机焦点的移动非常敏感，为此鸭翼必需要搭配焦点移动较小的小展弦比大三角翼。而不是它天生就焦点移动小。
鸭翼位于大翼的上洗气流当中，因此它的迎角比大翼要大，因此在抬头过程中鸭翼会先失速，而且大翼上洗流会非线性的加强鸭翼的升力造成更大的抬头力矩，因此在拉迎角的过程中容易出现不可遏制的翻滚动作。为了抑制抬头趋势，鸭翼在静不稳定飞机上需要做负配平，也就是说抬头的时候鸭翼需要下压，防止抬头过猛。这一点在歼10和歼20身上表现得都非常明显。
鸭式布局飞机没有所谓的迎角恢复能力，实际上鸭翼一旦失速，耦合作用和鸭翼涡都会变得不规则，会造成大翼气流的混乱和飞机不规则的翻滚。鸭翼的展弦比一般都远大于大翼，而不是更小。但是，由于前翼下洗流和涡流的影响，鸭式飞机的大翼很难失速，所以只要解决鸭翼失速和控制的问题，鸭式飞机的可用迎角就可以大幅度提高。
对于静不稳定飞机来说襟副翼放下时会产生抬头矩，因此平尾需要产生正升力，而鸭翼产生负升力才能配平。但一般情况下起降过程中鸭式飞机都是不放襟翼或者尽可能小的放襟翼。例如阵风的升降襟副翼就是中立或上偏，台风，鹰狮，歼10，歼20都是小角度下偏。所以，鸭式布局实际上对发挥襟翼的作用是不利的。
鸭翼实际上对于隐身没那么大影响，因为三代机当中的后尾式飞机的平尾都比大翼要低，而鸭式飞机的前翼又比大翼高，所以根本都挡不住。四代机不管是F22还是歼20，都把操纵面和大翼放到同一位置，于是都能挡住（鸭翼也能挡住大翼的一部分）。
鸭式飞机的操纵非常复杂，因为要利用到耦合作用，需要前翼和大翼非常接近，这时两者之间的相互影响非常严重，上洗流、下洗流、涡流搅在一起，致使控制率非常复杂。除非像台风一样把前翼放得很远。而且这种复杂性随着静不稳定性的升高和鸭翼容量的增大而成几何级数升高。

鸭翼的优点是：
正常飞行状态下耦合作用的增升效果非常明显，而且鸭式飞机的抬头能力强，因此鸭式飞机是短距起降之王。载荷能力和盘旋能力也非常强。
鸭式飞机是敏捷性之王。一般认为鸭式飞机天然就是高敏捷性的。因为鸭翼位于大翼前方，流场比较干净，前翼操纵方向与升力变化方向一致，操纵响应迅速，而且大翼的上洗流对前翼产生较强的抬头趋势，抬头能力很强。在大迎角过程中能够在一定程度上主动的控制流过大翼的涡流。因此在大迎角条件下或者拉迎角过程中仍然能够快速的拉横滚，后尾式布局飞机在这种条件下两侧大翼会发生不对称的失速。
鸭式飞机容易满足面积率，超音速阻力小。而平尾放在最后面，一般都会破坏面积率，不好处理。

传统上认为鸭式飞机的最大可用迎角比较小，静不稳定性比较低，配平能力弱。因此机动性有限，敏捷性无法充分发挥，最大平飞速度不能太高。也就是说优点发挥不出来就都变成弱点了。唯一仅剩的优势就是短距起降，这就是SAAB-37雷式战斗机。
解决的唯一办法就是高水平的飞控。以歼10为例，它采用了容量巨大的鸭翼（大面积，中距离，不对称翼型）以解决配平和操纵能力问题，以卸载式操纵解决大迎角控制问题，以高度放宽的静不稳定性（几乎是三代机中最大）提高机动性和敏捷性，并以鸭翼的差动控制进一步强化敏捷性和机动性。但代价就是极度复杂的飞控系统。

Answer 2

你做滑翔飞机当然不能做成歼10那样
鸭式布局的好处第一是有比较好的超音速操作性和升阻比，因为鸭式布局不会有常规布局严重的超音速的气动焦点后移问题
第二，就是鸭式布局有最好的敏捷性，因为鸭式布局的控制力矩方向是和升力的增加方向是相同的，举例来说，鸭式布局在向上拉升时，鸭翼产生正升力来抬高机头。而同样情况下，常规布局的平尾则是需要产生负升力
第三，就是很多战斗机的鸭翼还负责产生涡升力，鸭翼在拉出脱体涡的时候会吹走主翼上方的附面层增加主翼的升力
第四，鸭式布局飞机有天然的大迎角恢复能力，因为鸭翼的展弦比比主翼要小，所以鸭翼总是先于主翼失速，从而使迎角迅速恢复，这样就避免了大迎角机动中飞机失控的危险
第五，鸭式布局可以更好的压榨出襟翼的增升效果，因为襟翼在增升的同时往往会产生低头力矩，如果用平尾配平就需要平尾产生负升力，这样就会影响整机升力。而鸭式布局配平襟翼的低头力矩则是依靠鸭翼的正升力

缺点方面
第一，影响正面隐形性能，因为常规布局主翼可以把尾翼遮挡住
第二，控制复杂，尤其是静不稳定的鸭式布局电传系统的控制律非常复杂（瑞典的JAS-39就曾经险些由于找不到合适的控制律参数而夭折）。
第三，其实也是和第二条相关，配平难度比较大必须要在气动布局和控制律上下很大的功夫。（LAVI就是因为主翼后缘过度后掠和鸭翼离主翼太近造成配平力矩不足，而最终完蛋，这主要是以色列人缺乏风洞设备和对空气动力学的研究不足造成的）

PS：由于滑翔机都是低速飞行，而且不做任何形式的机动也没有操作面，所以使用鸭式布局和常规布局真的没有太大区别，因为你没有动态的配平过程，更不需要什么隐形能力。如果你想做鸭式布局的滑翔机，那么记住你的质心位置一定要调整，因为鸭翼产生正升力的时候产生的是抬头力矩和常规布局正好相反，理论来说鸭式布局的升阻比应该更好，但是这需要你在配平方面更多的摸索

Answer 3

　　鸭翼布局的主要优点是配平阻力比较小，具有较大的升阻比。通常飞机增大迎角、增大升力时会产生低头力矩。鸭翼处于飞机重心之前，增大机翼迎角和升力时，鸭翼出现正偏转，产生正升力(正常布局飞机平尾出现负偏转，产生负升力)，用抬头力矩加以平衡，使全机升力增大。为了获得预定的升力，飞机迎角就要小于正常布局飞机的迎角。这使鸭翼布局飞机的配平阻力明显小于正常布局飞机而具有较大的升阻比。另外，鸭翼布局可以用较小的机翼升力获得较大的全机升力，有利于减轻飞机的结构重量。此外，由于鸭翼距飞机重心的距离较短，大迎角飞行时，鸭翼的迎角一般大于机翼的迎角，鸭翼首先出现气流分离，可产生低头力矩（称为卸载控制面），导致飞机低头，从而有效保证大迎角下抑制过度抬头的可控性，使鸭翼布局飞机不易失速，有利于飞行安全。
　　但是鸭翼布局使作为飞机主升力面的机翼承载能力得不到充分使用，使飞机的最大升力不及正常布局飞机大。由于机翼后缘离飞机重心较远，当后缘襟翼放下较大的角度产生较大的低头力矩时会使鸭翼负担过重。鸭翼布局飞机的起飞、着陆性能不如常规传统布局。

Answer 4

鸭翼布局的战斗机良好机动性能主要体现在超音速段 ，跨超音速段，但鸭翼设计也有缺点，鸭式布局的缺点是 纵向操纵性能差，大攻角时的俯仰稳定性差，侧风对垂直尾翼的影响大，前翼的洗流对发动机进气道产生干扰，还有就是荷载小，还有一个重要的缺点，因为鸭翼的失速迎角限制了鸭翼的大迎角性能，所以航空界一般以为在大迎角性能方面鸭翼不如常规布局，稳定性较差以及技术不如常规布局成熟等缺点。中国的航发不行，不得不用鸭翼布局进行弥补，你看美国人的战斗机，大推力发动机连一块砖头都能送上天，要什么鸭翼？

Answer 5

呵呵 鸭翼布局是喷气战机专用的，超高速下获得高机动性，对于滑翔机的龟速来说没有任何意义