用气动产生推力矢量的效果——浅析部分非推力矢量战机...

万磁王

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。

万磁王

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。