歼-10 也采用了机腹进气口,但这是可调的,这是由歼-10 的不同战术定位所决定的

由于中国的国情,歼-10 不是以对地攻击为主,而是以防空截击和制空作战为主,不仅强调机动性,也需要高空高速性能,因此歼-10 采用了可调进气口。也就是说,歼-10 的进气口具有可调斜板,用于控制进气的激波位置。战斗机尽管可以超音速飞行,但燃烧在本质上是亚音速的,发动机的压气机也是一样,在超音速气流的吹拂下,压气机实际上变成风车,压缩作用大大降低,整个发动机的效率急剧恶化,所以发动机进气必须把气流速度从超音速降低到亚音速。进气道里的调节斜板像门板一样,在大风天可以半掩以挡一下风,使风速降低后才进入房间。进气道里的斜板也起同样的作用,可以根据速度不同改变挡风量。采用可调进气道的飞机具有较好的超音速飞行性能,但采用不可调或者固定的进气道的飞机不是不能达到超音速,而是进气道和发动机很难对较大的速度范围优化,要么侧重降低中低速飞行时的阻力,牺牲发动机的工作效率,用发动机压气机吸收超音速进气;要么侧重超音速飞行的进气激波位置控制,牺牲中低速性能。F-16 战斗机强调中空中速性能,对高空高速性能有所牺牲,所以采用固定的进气口。“狮”式也是一样,没有高空高速的要求,所以采用固定进气口。 强调隐身,不愿装设会增加雷达反射特征的可调斜板,但 F-22 的发动机异常强劲,靠蛮力就可以在非加力状态下达到超音速巡航。一般战斗机没有那么强劲的发动机,对隐身也没有那么苛求,只有用可调斜板帮发动机一把,改善超音速飞行性能,歼-10 正是这样。

歼-10 进气口上唇用 3 对加强杆,这不是设计师或者制造、材料上的无能,而是合理的设计选择

F-16 进气口上唇没有加强杆,但进气口内照样有

幻影 2000 的进气口内壁上也有加强杆

歼-10 进气口上唇和机体下表面之间有 3 对加强杆。这既增加了阻力,也给人以结构不够坚固以至于必须亡羊补牢的印象。歼-10 进气口的上唇突出,这是可调进气口的要求。由于可调斜板的机械结构,这部分相对较重,结构应力较大,矩形截面也不利于结构刚性。要加强这部分的结构,要么猛用料,以重量换阻力;要么用加强杆,以阻力换重量;两者没有绝对的优劣,完全取决于在阻力、重量、成本等方面的折中考虑。F-16 和“狮”式采用固定式进气口,椭圆形的截面也有利于结构刚性,可以不用加强杆。但 F-16 的进气口内是有加强杆的,台湾的 IDF 进气口侧面也是有加强杆的,只是歼-10 的加强杆比较显眼罢了。说歼-10 由于工艺和材料不过关而只得采用加强杆是可笑的,机翼和鸭翼的受力不比进气口上唇更大?机翼和鸭翼也解决了,这有什么解决不了的?歼-10 的 3 对加强杆从前到后增加扭转,显示了设计上的精心,这有碍观瞻的加强杆实际上还有些许整流作用,帮助理顺隔道里呆滞气流的泄放。

“狮”式采用的是近距耦合鸭翼,重在涡升力

“台风”采用远距耦合鸭翼,重在配平和俯仰控制

歼-10 采用独特的中距耦合鸭翼,在涡升力和配平、俯仰控制之间兼顾

鸭式布局自然意为在前机身两侧有一对鸭式前翼,但鸭翼的不同位置决定了设计思想的异同。鸭翼可以有两个作用:1、提供可控的涡升力,2、配平和俯仰控制。可控涡升力在前面已经提到,配平和俯仰控制就是另一回事了。飞机有重心和升力中心,要是两者完全重合,飞机在天上就是平衡的。事实上,如果忽略燃油消耗、弹药投放等因素,重心是基本固定的,但升力中心随速度、飞行姿态等移动,需要动用平尾(常规布局)或者鸭翼(鸭式布局)来恢复平衡,这就是配平作用。有意识的增减配平作用,自然就导致飞机受控地俯仰,这就是俯仰控制作用了。鸭翼虽然这两个作用都可以做到,但不同位置的鸭翼对两者有所侧重。鸭翼靠前称为远距耦合,由于力臂长,用较小的鸭翼就可以实现配平和俯仰控制作用,这样鸭翼造成的阻力和重量较小。适合高速飞行;坏处是远离机翼,难以形成涡升力。欧洲“台风”采用的就是这样的远距耦合鸭翼,为了提供涡升力,只好在鸭翼和机翼之间另外加了一对小小的扰流片。远距耦合鸭翼还有阻挡飞行员侧下方视界的问题。鸭翼靠后布置的话,自然就使近距耦合。近距耦合的鸭翼常常和机翼有所重叠,鸭翼后缘在机翼前缘的头顶上。近距耦合的鸭翼产生涡升力的作用明显得多,有利于提高机动性,但力臂短,配平和俯仰控制作用降低,需要增加鸭翼面积,导致阻力和重量增加。鸭翼和机翼在上下有所重合,两者之间的气动干扰增加阻力。法国“阵风”、以色列“狮”式采用近距耦合。英法在鸭翼问题上南辕北辙,不知道是不是当年分道扬镳的因素之一,导致了今天的两风。中国歼-10采用两者之间折中的中距耦合,兼有两者的优点,当然也兼有两者的缺点。工程设计本来就是折中,鸭翼位置的选取不是时尚,而是设计思想使然。

歼-10 机翼的翼根前缘有明显的向上扭转

“狮”式就没有这样的扭转

飞机设计中,最重要的就是机翼。歼-10 的机翼和“狮”式也不相同。“狮”式的三角翼后缘后掠,更像近似三角翼的大后掠翼。这样的设计使升力中心靠后,提高飞机的静态稳定性,有利于低空抗阵风和气流突变的影响。歼-10 的三角翼后缘略微前掠,升力中心相对靠前,有利于提高机动性。“狮”式和歼-10 对机翼平面的不同选取反映了两者对作战任务定位的不同。从正面看,歼-10 机翼有一个明显的扭转,靠近翼根的地方迎角比靠近翼尖的地方更大,使升力沿翼展的分布更加有利,改善结构受力情况。歼-10 和“狮”式机翼受力设计的另一个显著的不同点是翼尖的处理。“狮”式采用翼尖导弹挂架,一方面增加导弹挂架的数量,另一方面兼做翼尖配重,改善机翼的颤振特性,代价是翼尖阻力。歼-10 没有采用翼尖挂架,而是采用像 F-15 一样的圆弧倒角,降低翼尖阻力,抗颤振问题由机翼本身的刚度来解决。

在次要的细节上,“狮”式采用大型气泡式座舱盖,比较特别的是单座、双座采用同样的大型座舱盖。在追求速度而动力不足的年代,座舱“埋”在机身里以减小阻力,但飞行员的视界受到很大的影响,米格-21 甚至用后视镜聊作弥补。以 F-15、F-16 为代表的第三代战斗机采用高点式座舱、气泡式座舱盖,飞行员的座位高高在上,座舱四周环览无余,极大地提高空中格斗中的态势感知,大推力的发动机则弥补了有所增加的阻力。为了使高大饱满的座舱盖达到较好的流线型,F-15 单座和双座的座舱盖在外形上稍有不同,但“占地面积”是一样的,单座型只是把后座空间用作额外的燃油或者电子设备。“狮”更进一步,单座、双座的座舱盖完全一样。进一步简化了生产和备件。歼-10 没有这么极端,单座和双座的座舱空间和座舱盖完全不同。