光輝戰(zhàn)機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)教科書級(jí)，殲20設(shè)計(jì)創(chuàng)新突破常規(guī)

說(shuō)起戰(zhàn)斗機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，總有人覺得越復(fù)雜越牛，其實(shí)不然。印度光輝戰(zhàn)斗機(jī)，在氣動(dòng)布局上真稱得上教科書級(jí)別。相比之下，中國(guó)殲-20的設(shè)計(jì)就顯得有點(diǎn)野，鴨翼布局加DSI進(jìn)氣道，不走尋常路，但這并不等于不好，只是沒那么正統(tǒng)。

先說(shuō)面積律，這是空氣動(dòng)力學(xué)里一個(gè)老規(guī)矩，由美國(guó)工程師惠特科姆搞出來(lái)的。簡(jiǎn)單點(diǎn)講，就是飛機(jī)在跨音速飛行時(shí)，橫截面積得從頭到尾慢慢變，不能有大跳躍，不然會(huì)產(chǎn)生激波，阻力蹭蹭上漲。

光輝在這點(diǎn)上做得特別到位。它的機(jī)身設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵守這個(gè)法則，機(jī)翼根部和垂尾前端都有針對(duì)性調(diào)整，避免面積突變。舉例來(lái)說(shuō)，光輝的復(fù)合三角翼布局，讓翼根跟機(jī)身融得天衣無(wú)縫，橫截面積曲線平滑得像數(shù)學(xué)函數(shù)圖。

從1983年，印度航空發(fā)展局啟動(dòng)項(xiàng)目時(shí)，就把這個(gè)當(dāng)核心，風(fēng)洞測(cè)試數(shù)據(jù)表明，它的波阻在馬赫0.8到1.2區(qū)間控制得很好。印度斯坦航空公司公開資料顯示，光輝的機(jī)翼面積38.4平方米，翼展8.2米，這樣的比例正好優(yōu)化了跨音速過渡。

超臨界機(jī)翼也是光輝的亮點(diǎn)。超臨界翼型能延遲機(jī)翼上表面激波出現(xiàn)，提高升力效率。普通機(jī)翼在接近音速時(shí)，上表面氣流加速容易超音速，導(dǎo)致分離和阻力大增。光輝的翼型設(shè)計(jì)就是超臨界風(fēng)格，上表面平坦，下表面微曲，計(jì)算曲率精確到毫米級(jí)。

印度設(shè)計(jì)師參考了NASA的舊研究，把這個(gè)應(yīng)用到三角翼上，結(jié)果是跨音速下阻力低，升阻比高。實(shí)際測(cè)試中，光輝的最大升力系數(shù)在低速時(shí)能達(dá)1.8左右，高亞音速時(shí)保持穩(wěn)定。這套設(shè)計(jì)完全按教科書走，沒加多余的花樣，純靠原理堆砌。

光輝的整體布局也很標(biāo)準(zhǔn)，輕型戰(zhàn)斗機(jī)定位，單發(fā)設(shè)計(jì)。氣動(dòng)上，它追求干凈解，避免復(fù)雜舵面，靠機(jī)翼和尾翼自然平衡。從2015年服役后，發(fā)現(xiàn)它在航程和機(jī)動(dòng)上雖有短板，但氣動(dòng)效率高，維護(hù)簡(jiǎn)單。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到殲-20，從2011年首飛起，這架機(jī)就被貼上野路子標(biāo)簽。為什么？因?yàn)樗镍喴聿季趾虳SI進(jìn)氣道，不在傳統(tǒng)教科書主流里。經(jīng)典戰(zhàn)斗機(jī)多用常規(guī)布局，主翼前平尾后，但殲-20鴨翼在前，主翼在后，還加邊條和全動(dòng)垂尾。

鴨翼布局在大迎角時(shí)升力強(qiáng)，滾轉(zhuǎn)快，后機(jī)身光滑，阻力小。成都飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所的數(shù)據(jù)顯示，殲-20的鴨翼離重心遠(yuǎn)，效能高，超音速時(shí)無(wú)配平損失。實(shí)際服役后，裝備數(shù)百架，機(jī)動(dòng)性在珠海航展上秀過，低空通場(chǎng)時(shí)拉煙轉(zhuǎn)彎。

DSI進(jìn)氣道是另一個(gè)野點(diǎn)，全稱鼓包式無(wú)附面層隔道進(jìn)氣道。傳統(tǒng)進(jìn)氣有分流板，復(fù)雜易反射雷達(dá)，但DSI用鼓包形狀自然分離邊界層，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，還幫隱身。殲-20的兩側(cè)DSI，能達(dá)馬赫2.0以上，內(nèi)壁涂層吸波，雷達(dá)截面積小。

從2000年代中，中國(guó)借鑒F-35經(jīng)驗(yàn)，但改成側(cè)置，適合雙發(fā)布局。測(cè)試數(shù)據(jù)表明，它在高攻角時(shí)進(jìn)氣效率穩(wěn)，發(fā)動(dòng)機(jī)推力不掉。八個(gè)舵面配合，更是野路子精髓，主翼前后襟翼加鴨翼和尾翼，飛控軟件統(tǒng)籌，實(shí)現(xiàn)了高機(jī)動(dòng)和高隱身統(tǒng)一。

殲-20的邊條翼設(shè)計(jì)也非傳統(tǒng)，尖拱邊條產(chǎn)生渦流，提升低速升力。整體氣動(dòng)是升力體風(fēng)格，機(jī)身參與升力，最大升力系數(shù)據(jù)估達(dá)2.0以上，遠(yuǎn)超光輝。為什么叫野路子？因?yàn)樗雒娣e律的嚴(yán)格框架，優(yōu)先隱身和實(shí)戰(zhàn)。