图9 以每秒20帧拍摄F-35的J转弯机动，可见角速度非常高。动作轨迹和图2的F-18HARV几乎如出一辙

　　目前尚不清楚F-35做这一动作时的能量收支情况如何。但考虑到F-35A的240-4.2构型在M0.95以下的加速性测试中表现出了不弱于空载F-16C的性能，明显高于带一个副油箱的F/A-18E/F的性能，F-35有大概率也能保证收支平衡。

　　需要注意J转弯尚未在F-35的飞行员培训中普及，这和海航F/A-18E/F飞行员不一样。目前只有少部分F-35试飞员熟悉高度损失更多的“落叶飘”（pedal turn）机动而不是J转弯，所以F-35的这一能力在空战中究竟表现如何，还有待进一步测试。

J转弯对气动设计的要求

基本概念

　　先插一句题外话。部分读者可能不明白某些战斗机声称“在xx度攻角维持稳定”，是否表明它具有这个攻角下的偏航、横滚等复杂机动的能力？不是这样的。通常如果不特别指明，“在xx度攻角下保持稳定”仅表示能够保持俯仰力矩平衡，平飞不成问题，但不代表具有其他轴的机动能力。

　　可能有读者会问，本文标题为什么是“气动”而不是“飞控”？换句话说，把超级大黄蜂之类的飞控给其他战斗机，能否实现同样的效果呢？答案是否定的，或者至少大部分情况下是否定的。这里需要解释一下飞控和气动的关系。用一句话总结就是：飞控相当于解方程，而气动缺陷会让方程无解。下面详细解释这句话。

　　以我们在学生阶段的物理课程为例，大多问题是“正向”的，亦即知道输入（力或者力矩），求输出（位置或者姿态）。而飞行器控制是逆向的，亦即知道输出（目标姿态等），求输入（舵面偏角等）。这叫做“动态逆”问题，相当于求解一个方程。然而求解方程的前提是“方程有解”。如果在某些极端情形下，舵面的气动效率下降到几乎为0，那么方程的解自然就不存在了。换句话说，提高气动效率是使用先进飞控的前提。正如开头所述，J转弯对极端情形（高攻角和高侧滑角）下的气动效率提出了高要求，尤其是偏航力矩要充分大。目前主要措施有两种：前机身涡流、气动舵面。

前机身涡流

图10 前机身不对称涡流能产生偏航力矩

　　先说前机身涡流。如果前机身涡流充分强，那么飞机只要稍微有一点侧滑角，涡流不对称了，就会产生偏航力矩，导致侧滑角更大，然后导致偏航力矩更大，形成正反馈，偏航转弯就做出来了。由于前机身涡流主要由边条提供，那么越是能在高攻角产生强涡流的边条越理想。根据苏-27的设计方，俄罗斯中央流体研究院TsAGI的研究结果，几种典型边条对比如图11所示。3号普通边条在高攻角很快丧失效能，1号尖拱边条性能最好。5号窄长边条介于二者之间。由于过强的俯仰力矩导致控制难度增加，苏-27未能用上尖拱边条，但我们不能否认尖拱边条和窄长边条的优秀性能。歼20等第五代战斗机还普遍使用了机头侧棱作为辅助的涡发生器。

图11 三种边条的对比。3号普通边条在高攻角很快丧失效能，1号尖拱边条性能最好。5号窄长边条介于二者之间

气动舵面差动

　　第二种措施来自于气动舵面。这里需要科普一个经常被误解的结论：很多人认为偏航靠方向舵，而横滚靠副翼差动。在低攻角没错，但是在高攻角则刚好反过来：副翼差动的偏航效应增强（被称作逆向偏航效应，adverse yaw effect），横滚效应减弱；而方向舵的偏航效应减弱，横滚效应增强。换句话说，J转弯的转向力矩主要来自于副翼的差动，其次是平尾的差动，而方向舵（垂尾）基本就是打酱油的，负责维持稳定不失控就好。从这个角度上说，外倾双垂尾比单垂尾强。

　　如果能增加副翼差动的效果，就有可能做出J转弯。但是以大多数飞机差动副翼的效果，其高攻角偏航效应不足，响应不快，不足以构成机动。某些强调超常规机动能力的飞机，比如图12B的苏-26运动飞机，副翼整体都可差动（红色部分）。而图12A的常规舵面构型飞机，内外侧襟副翼分开，内侧只能同向偏转，外侧能差动偏转的就只剩一小部分。苏-26能轻松做出各种特技动作，整体襟翼设计功不可没。整体襟副翼在战斗机上的应用刚刚起步，相信以后会逐渐普及。

图12 副翼可差动部分（涂红）。A图飞机的内外侧襟副翼分开，只有外侧可以差动，内侧只能同向偏转；B图飞机的整体襟副翼可以整体差动/同向偏转

　　另外考虑到平尾差动也对高攻角偏航力矩有较大贡献，增强这部分力矩对J转弯一定是有好处的。某些平尾后缘显著位于尾喷口之后的飞机（如米格-29，F/A-18，F-35，F-22等），平尾可受到喷流的有利影响，增强舵效。根据F-22的测试结果，提升幅度在10%左右。F-35的平尾面积较大，效果会更好。

其他

　　这里需要讨论下另一类操纵面-鸭翼。遗憾的是，由于目前的鸭式布局飞机普遍受到鸭翼负荷较高、过早失速的影响，鸭面在高攻角几乎丧失了产生有利干扰涡流和控制力矩的能力，无论同向转动还是差动都是如此。目前尚未有任何鸭式布局的飞机在不用推力矢量的情况下，展示出35度以上攻角的偏航/横滚机动能力。历史上仅有EAP验证机能够以35度攻角勉强维持平飞，但平飞和机动毕竟是两个概念，而且35度攻角距离J转弯的要求还有相当距离。

　　J转弯对飞机的结构也有额外要求。机身尽量短，让质量集中，减小转动惯量，有助于做出更敏捷的偏航转向。

结束语

　　综上所述，关于J转弯有如下结论：

　　1） J转弯具有高角速度，在近距空战中有相当优势。

　　2） J转弯强调能量的收支平衡，与持续机动契合。

　　3） 在无推力矢量的喷气式飞机中，F/A-18E/F具有J转弯能力，相应的飞行员训练也已经普及。F-35初步展现该能力，即使是试飞员也未能普遍掌握，有待进一步测试。

　　4） 该能力对气动提出苛刻要求。主要转向力矩来自高攻角的副翼差动和前机身不对称涡流。尖拱或窄长边条、机头侧棱、大面积可差动整体襟副翼、后置平尾、短机身和外倾双垂尾都有助于实现该机动。