關於“海台風”艦載機的情況和鴨式佈局飛機上艦_風聞

軍迷們對中國四代機艦載機選擇是殲-20基礎上改還是鶻鷹基礎上改有很多爭論，其中有個説法是：鴨式佈局短距起降性能好，天生適合上艦，而且往往是拿陣風作為例子來講。這個説法的錯誤點我以前説過多次，每次説的時候都會舉颱風戰鬥機上艦的例子。不過，舉例時對台風上艦的具體做法探討並不深入，算是沒有説透。最近花了時間找了颱風改艦載機的相關信息，算是梳理清楚這個事情。

2000年左右，英國開始計劃研製伊麗莎白女王級航母，在配圖艦載機時，英國BAE公司提出颱風艦載機版本，也被稱為“海台風”。不過，英國沒有選擇海台風，而是選擇了F-35B。當時颱風上艦難點在於着艦，一個國外據稱是飛行員論壇在2005年討論過海台風的難點，鏈接是：https://www.pprune.org/military-aviation/181237-navalised-typhoon.html。在該論壇，有人説，海台風為了着艦增加了着艦迎角，這使得無法滿足下視線的要求，需要考慮增加潛望鏡（見下圖，據説是颱風上艦時為了解決下視線問題在座艙蓋上增加潛望鏡），另外還有迎角增加後軸向操縱響應等問題，總之是不太看好海台風上艦，認為改動量相當大，而且未必能解決問題。

後來在F-35B遇到問題時候，BAE公司還提出過解決海台風方案，但是英國並沒有接受，而是考慮選擇F-35C或者F-18EF等。再到後來就是2011年，印度在選擇中型戰鬥機時，BAE拿出矢量推力海台風方案，見下圖：

目前還能找到海台風的pdf文件，截圖如下：

2011年提出的海台風方案和以前的方案不同，主要變化是裝了矢量推力，BAE宣稱可以不用增加着艦迎角來滿足降落要求，這樣也不用像以前那樣安裝潛望鏡之類的東西。對於這個方案，也有一些人懷疑其可行性，我記得以前曾經有個英文論壇上，一個曾經試飛過鷹式教練機改艦載教練機的人否認這個方案。這裏有個有趣的問題，就是颱風如何利用矢量推力上艦。一些人看法是矢量推力提供了向上的力，從而增加了升力，這樣就不必增加颱風的着艦迎角。我認為這個説法是有問題的，原因很簡單，矢量推力在飛機尾部，矢量噴管向下偏轉，提供升力的同時也產生低頭力矩，那這個力矩靠什麼來平衡？如果是靠鴨翼，那麼何不偏轉襟副翼來增升並用鴨翼平衡呢，要知道襟副翼的力臂比矢量推力要小，這樣意味着可以在同樣力矩下提供更大的升力，所以這個説法是有問題的。

經過一段時間的思考，我認為颱風上艦時矢量推力是起到控制飛行姿態的作用，原因是：飛機在降落過程中一直要保證合適的迎角，此時控制飛機姿態的翼面要時刻根據姿態來保持迎角，大家可以看F-18和F-35C和J-15的着艦視頻，能夠看到明顯的尾翼在扇動偏轉，那就是在控制合適的迎角；鴨式佈局戰鬥機的俯仰控制是靠襟副翼和鴨翼一同作用，而在着艦是更多靠襟副翼來控制，因為鴨翼偏轉會帶來鴨翼渦的變化，從而在飛機前部產生橫向氣動力，對維持航向不利，所以這個時候更多是動襟副翼，由於陣風襟副翼被機翼遮擋，襟副翼面積也大，所以陣風M着艦降落時，看不清襟副翼來回偏轉情況，我個人認為襟副翼應該是根據飛機姿態情況在偏轉，因為看到鴨翼幾乎不偏轉，陣風M的鴨翼更多是被當做一個渦流發生器在起到增升作用。如果鴨式佈局的襟副翼要去控制飛機姿態，那麼必然要留一定的氣動力餘量來進行控制，這樣就難以專門用來做增升，增升就要打折扣，而如果有矢量推力來做姿態控制，那麼就可以把襟副翼解放出來在增升方面投入更多，這樣來提供更大升力，從而降低着艦速度而不用增加着艦迎角。如果真的是上面設想的話，那麼颱風是有可能利用矢量推力而不增加着艦迎角滿足降落要求，不過這個做法也有不小的問題，因為矢量噴管畢竟有可靠性問題，單發失效時如何確保安全降落是個問題，美國當年在F-18EF上沒有使用矢量推力，一些説法是矢量噴管增加重量，F-18EF也不需要矢量推力來滿足着艦要求，所以不如把重量留個有效載荷。當然，颱風的利用矢量推力着艦算是一個解決思路。

那麼鴨式佈局到底是不是一些人説的那樣很容易上艦呢？現在是2019年末，大家都知道海台風實際上就停留在紙面上了，但颱風前後的方案變化，表面並不是説鴨式佈局就容易上艦，如果是那麼容易的話，就不應該出現到目前為止鴨式佈局的艦載機也就陣風一個獨苗。

如果鴨式佈局並不是那麼容易上艦，那就有另外一個問題：鴨式佈局短距起降能力好難道是假的？針對這個個問題，我們需要去探討一下鴨式佈局短距起降能力好是什麼時候產生的，這樣能搞清楚這句話到底是怎麼回事。

 鴨式佈局在噴氣式戰鬥機上的應用的典型例子是瑞典的薩博37，因為瑞典為了能夠在公路上起降戰鬥機，需要短距起降能力。薩博37研製過程中利用鴨翼的渦增升作用實現了短距起降，這引起了很多國家的注意，其中就包括中國。我們現在站在歷史角度去看鴨式佈局的短距起降優勢，會發現那是二代機時候鴨式佈局相對二代機的常規佈局來説的，因為同屬於二代機的米格-21屬於典型的起降速度偏高類型，而起降速度低的F-4則是依靠複雜的發動機引氣實現。實際上當到三代機時候，常規佈局戰鬥機開始利用邊條渦增升，其短距起降能力和鴨式佈局三代機並沒有什麼差距，無論是F-16還是F-18，都沒有説短距起降能力不如鴨式佈局。三代機時候的鴨式佈局更多強調的是瞬時機動性。

關於鴨式佈局還有一個説法是鴨式佈局飛機起降時鴨翼產生正升力，常規佈局起降時尾翼產生負升力，而且一些人常拿下面圖來作為證據，譬如F-35C彈射時尾翼向下偏轉，提供負升力。

其實，一些人並沒有搞清楚為何彈射時常規佈局艦載機的尾翼向下偏轉，這樣偏轉實際上不是提供負升力，是因為艦載機彈射後要讓飛機儘快爬升，尾翼預先偏轉可以在艦載機離開甲板時馬上抬頭爬升。陣風戰鬥機實際上也有類似做法，只不過陣風戰鬥機偏轉的是襟副翼，也是讓飛機離開甲板後抬頭爬升。

實際上，常規佈局戰鬥機在放寬靜穩定性後尾翼也可以提供正升力，在艦載機着艦時，由於襟翼偏轉讓尾翼不見得提供比較大的正升力，但顯然也不會提供很大的負升力，看下圖，F-35C的尾翼狀態：

所以，所謂鴨式佈局短距起降能力強天然適合上艦的説法實際上並不正確，在三代機時期發展起來的邊條翼技術也讓常規佈局一樣能夠實現短距起降，鴨式佈局和常規佈局都可以上艦，而能否上艦，就要看具體設計。

這裏提一下四代機時期諾斯羅普和麥道提出的NATF-23艦載機方案，見下圖：

下面兩張圖是波音公司把NATF-23的風洞模型拿出來，鴨翼被拆掉。

    上面圖中可以看出，NATF-23的方案的比YF-23的機翼翼展要大不少，機身大幅度縮短，機翼後掠角也要小於YF-23，這和YF-23是完全不同的機型。NATF-23雖然也是鴨式佈局，但是和殲-20的氣動佈局相差甚遠，鴨式佈局上艦，的確需要專門設計。

    對於鴨式佈局上艦，到底採用什麼樣手段來滿足着艦要求？目前來看，主要有兩個手段：一個是增加着艦迎角，一個是放大機翼。增加着艦迎角的原因是：鴨式佈局的鴨翼渦和主翼渦相互加強需要一定迎角，國內論文上，一般是達到15度迎角後會產生渦的融合，這樣來增加升力。典型的例子是陣風，其着艦迎角達到16°。這樣做有利有弊，好處是可以兼顧高速和低速，因為機翼後掠角可以比較大，超音速性能會好，缺點是為了滿足下視線要求，機頭設計需要考慮如何實現，陣風戰鬥機選擇了圓形機構，讓雷達直徑偏小，如果氣動上允許的話，可以選擇寬扁機頭，譬如NATF-23就是寬扁機頭，滿足下視線的同時還能保證機頭雷達的天線面積。加大機翼的辦法是常見的做法，基本上會損失高速性能，也是有利有弊。有時候是多種方法都採用來滿足要求。