使用者14679023915442021-07-18 13:29:18

鴨翼是飛機機身前端的一個重要部件，起到平衡飛機俯仰的作用。中國和世界上很多軍迷極不喜歡鴨翼，而且世界上很多飛機也沒有設計鴨翼，這到底都是為了什麼呢？

目前，歐洲陳風戰鬥機或long-EZ超輕型飛機都設計有鴨翼，它起到2個作用，一是改善飛機的飛行控制，這一作用在戰鬥機上經常看到。二是提供升力，替代水平尾翼安定面的功能，理論上還可以降低阻力。 具體而言，鴨翼如何降低阻力呢，它透過減小飛機需要產生總升力降低阻力，但是，為此要付出代價，鴨翼會破壞機身平衡，降低失速復原能力。

大部分飛機使用水平尾翼安定面保持穩定，比如賽斯納172飛機，機身重心如果在機翼之前，勢必會產生下俯，但是，水平尾翼安定面可以看作是迷你機翼，產生向下的壓力（機尾下壓力），使機頭上仰。 傳統的垂直尾翼飛機，如果起飛重量907千克，那麼發動機提供1020千克升力，尾部就需要113千克的向下的力，才能使飛機保持水平。

鴨翼本質上是將水平尾翼移向了機頭部位，將機翼的升力中心點移到機身重心點後方。為了平穩機頭下降的自然趨勢，鴨翼產生向上的升力。圖為薩博AJS-37“雷”戰鬥機。

如果long-EZ超輕型飛機的起飛重量是589千克，鴨翼提供113千克升力，機翼只需要提供476千克升力。賽斯納172飛機需要提供1133千克的升力，那麼1020千克升力來自機翼，尾部就需要113千克的向下的力，比飛機起飛重量多了226千克，才能使飛機保持水平。也就是說，long-EZ超輕型飛機起飛重量是多少，機翼提供的升力就是多少，因此鴨翼佈局的空氣動力學特徵更加高效。

但是，事情又沒這麼簡單，還要考慮穩定性和失速復原的問題。如果鴨翼就是這麼簡單實現了高效飛行，那麼世界上所有飛機都該採用鴨翼設計了，但是，空氣動力學從來就是不是簡單的事，在失速控制方面非常複雜。

以賽斯納172飛機為例，如果主翼失速發生在尾翼之前，駕駛時就要透過操縱讓機頭下俯。如果失速尾翼發生在機翼之前，飛機就自然地實現機頭下俯。這2種情況都能做到失速復原。但是，如果飛機安裝了鴨翼替代水平尾翼安定面，如果先發生主翼失速就非常麻煩，飛機重心將使機翼和尾翼下降，機頭仰起。這時飛機就進入到嚴重失速狀態，無法復原。

那麼，如果解決這個問題呢，必須設計更大型的機翼，保證在鴨翼失速之前永遠不接近臨界迎角。但是，大型機翼增加了飛機全重和阻力，降低了設計效率。

在穩定性方面，鴨翼也容易造成飛機不穩定。簡而言之，如果陣風短暫地增加了賽斯納172飛機的迎角，飛機就有機頭下降的趨勢，回到它最初的姿態。在賽斯納的圖例中，增加迎角增加就是機翼的升力，但是實際上降低了尾翼的下壓力，原因是它降低的尾翼的迎角。

但是，鴨翼能夠使飛機進一步上仰，迎角的增加導致鴨翼和機翼都產生更大的升力，如果鴨翼的升力增加超過機翼的增幅，機頭還會繼續上仰。

為解決這個難題，設計師在鴨翼上採用大翼載荷設計，鴨翼上單位面積上產生的升力大力機翼產生的升力。大翼載荷相比於小翼載荷在迎角增加時產生較小的升力增加。但是，大翼載荷也有缺陷，它會產生更多的誘導阻力，設計師必須使用大縱橫比的鴨翼，也就是又長又窄，這樣儘管降低了阻力，但是增加了鴨翼的製造難度。

那麼，有了鴨翼是不是就可以取消尾翼了呢？錯，你還是需要一個垂直穩定翼，而且要位於重心後方。要麼就增加機身長度解決，這樣帶來重量和阻力增加；要麼採用後掠翼並在翼尖加垂直鰭，羅塔在Long-EZ飛機採用了這種設計，但是一樣有缺陷（後掠翼降低低速飛行效能，又可以寫一個文章了，在此不做研究）。

因此，我們可以看出，飛機設計包括戰鬥機設計沒有完美。鴨翼在紙面上看挺好，但是它增加了設計的複雜性，羅塔在VeriEze和Long-EZ系列飛機上熟練掌握了這種設計，但是很多飛機的複雜性缺陷抹殺了鴨翼帶來的收益。不過，世界上很多先進戰鬥機都採用鴨翼設計，比如歐洲颱風戰鬥機和殲20，就都是和羅塔一樣，熟練掌握鴨翼的是非曲直，能夠做到完美地平衡鴨翼的優缺點，保證其良好的空氣動力學效能（飛行效能）。