鸭翼到底有什么用，为何很多飞机没有鸭翼？专家寥寥数语解读清楚

大部分飞机使用水平尾翼安定面保持稳定，比如赛斯纳172飞机，机身重心如果在机翼之前，势必会产生下俯，但是，水平尾翼安定面可以看作是迷你机翼，产生向下的压力（机尾下压力），使机头上仰。 传统的垂直尾翼飞机，如果起飞重量907千克，那么发动机提供1020千克升力，尾部就需要113千克的向下的力，才能使飞机保持水平。

鸭翼本质上是将水平尾翼移向了机头部位，将机翼的升力中心点移到机身重心点后方。为了平稳机头下降的自然趋势，鸭翼产生向上的升力。图为萨博AJS-37“雷”战斗机。

如果long-EZ超轻型飞机的起飞重量是589千克，鸭翼提供113千克升力，机翼只需要提供476千克升力。赛斯纳172飞机需要提供1133千克的升力，那么1020千克升力来自机翼，尾部就需要113千克的向下的力，比飞机起飞重量多了226千克，才能使飞机保持水平。也就是说，long-EZ超轻型飞机起飞重量是多少，机翼提供的升力就是多少，因此鸭翼布局的空气动力学特征更加高效。

但是，事情又没这么简单，还要考虑稳定性和失速复原的问题。如果鸭翼就是这么简单实现了高效飞行，那么世界上所有飞机都该采用鸭翼设计了，但是，空气动力学从来就是不是简单的事，在失速控制方面非常复杂。

以赛斯纳172飞机为例，如果主翼失速发生在尾翼之前，驾驶时就要通过操纵让机头下俯。如果失速尾翼发生在机翼之前，飞机就自然地实现机头下俯。这2种情况都能做到失速复原。但是，如果飞机安装了鸭翼替代水平尾翼安定面，如果先发生主翼失速就非常麻烦，飞机重心将使机翼和尾翼下降，机头仰起。这时飞机就进入到严重失速状态，无法复原。

那么，如果解决这个问题呢，必须设计更大型的机翼，保证在鸭翼失速之前永远不接近临界迎角。但是，大型机翼增加了飞机全重和阻力，降低了设计效率。

在稳定性方面，鸭翼也容易造成飞机不稳定。简而言之，如果阵风短暂地增加了赛斯纳172飞机的迎角，飞机就有机头下降的趋势，回到它最初的姿态。在赛斯纳的图例中，增加迎角增加就是机翼的升力，但是实际上降低了尾翼的下压力，原因是它降低的尾翼的迎角。但是，鸭翼能够使飞机进一步上仰，迎角的增加导致鸭翼和机翼都产生更大的升力，如果鸭翼的升力增加超过机翼的增幅，机头还会继续上仰。

为解决这个难题，设计师在鸭翼上采用大翼载荷设计，鸭翼上单位面积上产生的升力大力机翼产生的升力。大翼载荷相比于小翼载荷在迎角增加时产生较小的升力增加。但是，大翼载荷也有缺陷，它会产生更多的诱导阻力，设计师必须使用大纵横比的鸭翼，也就是又长又窄，这样尽管降低了阻力，但是增加了鸭翼的制造难度。

那么，有了鸭翼是不是就可以取消尾翼了呢？错，你还是需要一个垂直稳定翼，而且要位于重心后方。要么就增加机身长度解决，这样带来重量和阻力增加；要么采用后掠翼并在翼尖加垂直鳍，罗塔在Long-EZ飞机采用了这种设计，但是一样有缺陷（后掠翼降低低速飞行性能，又可以写一个文章了，在此不做研究）。

因此，我们可以看出，飞机设计包括战斗机设计没有完美。鸭翼在纸面上看挺好，但是它增加了设计的复杂性，罗塔在VeriEze和Long-EZ系列飞机上熟练掌握了这种设计，但是很多飞机的复杂性缺陷抹杀了鸭翼带来的收益。不过，世界上很多先进战斗机都采用鸭翼设计，比如欧洲战斗机和歼20，就都是和罗塔一样，熟练掌握鸭翼的是非曲直，能够做到完美地平衡鸭翼的优缺点，保证其良好的空气动力学性能（飞行性能）。返回搜狐，查看更多