F-15鸭翼版本性能如何？为什么美军这么讨厌鸭翼布局！

　　说起来啊,美军的战机设计线这些大名鼎鼎的战机,甚至更早的F-117、F-4,你们发现没?它们都不用鸭翼设计。美国空军里还流传着这么一句话:最好的鸭翼是装在敌人飞机上的。这话说的,简直不要太狠!

　　那么问题来了,美军到底为啥这么讨厌鸭翼呢?咱们先来科普一下,所谓鸭式布局,就是在主翼前面加一对小翼,也叫前置水平尾翼。跟传统的尾翼布局正好相反。

　　说到这儿,可能有人会觉得鸭式布局很另类。其实不然啊!你们知道吗?世界上第一架飞机,也就是莱特兄弟那架飞行者号,就是鸭式布局的!不过呢,真正把鸭式布局发扬光大的,还得是1967年的瑞典萨博37雷战斗机。

　　一般来说啊,战机的气动布局好坏,直接决定了它的性能上限。翼面布置得越合理,机动性就越强。目前各国主流的气动布局有常规布局、无尾布局、变后掠翼和鸭式布局。每种布局都有优缺点,不过最受欢迎的还是常规布局和鸭式布局。

　　常规布局的代表就是F-15、F-16,还有后来的F-22、F-35。鸭式布局的代表有欧洲的台风、法国的阵风、瑞典的鹰狮。

　　那么问题来了,鸭式布局到底有啥优势呢?要搞清楚这个问题,咱们得先了解两个概念:飞机重心和气动中心。

　　对飞机来说,主翼产生主要升力,水平尾翼或鸭翼主要用来控制俯仰和配平。俯仰就是飞机抬头低头,通过尾翼或鸭翼的上下偏转来改变机头角度。配平对任何飞机都很重要,因为飞机的重心和气动中心位置不同。重心是固定的,但气动中心会随速度和姿态变化。

　　超音速飞行时,气动中心会大幅后移,产生很大的低头力矩。这时就需要尾翼或鸭翼来恢复平衡,这就是配平作用。当重心和气动中心重合时,飞机就处于稳定状态。

　　常规布局的飞机,主翼在前尾翼在后。气动中心在重心和尾翼之间,尾翼要产生负升力来保持平衡,总升力会减小。鸭式布局正好相反,鸭翼在前主翼在后,重心在鸭翼和气动中心之间。为了配平,鸭翼要产生正升力,总升力反而增加了。

　　所以啊,鸭翼能提高升阻比,缩短起飞距离,让战机快速爬升。传统尾翼布局的战机起飞时要靠尾翼产生负升力来抬头,效果就差多了。

　　正因如此,俄罗斯在Su-27基础上开发的Su-33舰载机,为了适应滑跃甲板短距起飞,特意加装了鸭翼来提高升力。

　　除此之外,鸭式布局还能提高失速攻角,让战机更容易快速调整姿态,躲避攻击或抢占有利位置。这里的失速可不是发动机停转,而是通过调整鸭翼让战机更灵活。

　　对于推力不足的战机来说,鸭式布局简直是神器,能很好地弥补动力不足的缺陷。而且鸭翼还能提高最大起飞重量,简直是全能选手啊!

　　其实呢,美军早在80年代就研究过鸭翼。他们基于F-15B开发了一款实验机F-15 SMTD,目标是在恶劣天气、没有地面导航设施、跑道被炸毁的情况下也能正常起降。

　　F-15 SMTD在进气道两侧上方安装了一对全动鸭翼,上反角20度。这种三平面布局在亚音速时能提高稳定性。设计师认为,这样可以在不同状态下调整鸭翼或尾翼来配平,达到最低阻力。

　　鸭翼还解决了超音速时升力中心前移的问题,提升了进场时的升力。不过在那个年代,合理利用鸭翼可不是件容易事。80年代之前的F-15还是机械操纵,光靠飞行员根本发挥不出鸭翼的优势。

　　为此,麦道公司和通用动力联手开发了IFPS四通道线传飞控系统,能管理飞机所有控制参数。这套系统通过油门和操纵杆上的传感器输入信号,计算机再转换成控制指令,调整鸭翼角度。这可是美军最早的电传飞控系统啊!

　　1988年9月7日,改装后的验证机NF-15B首飞。经过43次飞行对比,这架验证机比标准F-15整体机动性能提高6%-7%,在增加4.5吨载荷的情况下,起飞距离还缩短了27%。简直是神机啊!

　　不过呢,F-15 SMTD毕竟只是个技术验证机,不是实际作战飞机。它虽然有些先进性,但也存在不少缺点。比如隐身性能不行,鸭翼设计和复杂控制系统也有些不切实际。而且作为验证机,它的实战能力和可靠性还需要进一步测试。

　　可惜啊,苏联没给美国这个机会。中导条约签订后,局势缓和,F-15 SMTD这种应急项目自然就被砍掉了。从此以后,美国虽然对鸭式布局很感兴趣,但再也没用在实际战机上。