·豬鋼鬃·
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飛機外形構造和大部件的布局與飛機的動態特性及所受到的空氣動力密切相關。關係到飛機的飛行特征及性能。故將飛機外部總體形態布局與位置安排稱作氣動布局。其中，最常采用的機翼在前，尾翼在後的氣動布局又叫作常規氣動布局。
氣動布局形式是氣動布局設計中首先需要考慮的問題。目前飛機設計中主要采用的氣動布局包括以下幾種：
正常布局；
鴨式布局；
變後掠布局；
三翼麵布局；
無平尾布局；
無垂尾布局；
飛翼布局。
氣動布局 - 正常布局
鴨式布局在早期未能得到足夠的重視，但隨著超音速時代的來臨，鴨式布局的優點逐漸
為人們所認識。目前廣泛應用於戰鬥機之上的近距鴨式布局利用鴨翼與機翼的前緣分離
渦之間相互有利幹擾使渦係更加穩定，推遲了渦的破裂，為大迎角飛行提供了足夠的渦
升力，顯著的提高了戰鬥機的機動性。此外，采用ACT和靜不穩定的鴨式布局的優點則更
為突出。
變後掠布局較好的兼顧了飛機分別在高速和低速狀態下對氣動外形的要求，在六七十年
代曾得到廣泛應用，但由於變後掠結構所帶來的結構複雜性、結構重量的激增，再加上
其它一些更為簡單有效的協調飛機高低速之間矛盾的措施的使用，在新發展的飛機中實
際上已經很少有采用這種布局形式的例子了。
三翼麵布局形式可以說最早出現在六十年代初，米高揚設計局由米格-21改型而得的Е-
6Т3和Е-8試驗機。三翼麵的采用使得飛機機動性得到提高，而且宜於實現直接力控製
達到對飛行軌跡的精確控製，同時使飛機在載荷分配上也更趨合理。
無平尾、無垂尾和飛翼布局也可以統稱為無尾布局。對於無平尾布局，其基本優點為：
超音速阻力小和飛機中兩較輕，但其起降性能及其它一些性能不佳，總之以常規觀點而
言，無尾布局不能算是一種理想的選擇。然而，隨著隱身成為現代軍用飛機的主要要求
之一以及新一代戰鬥機對超音速巡航能力的要求，使得無尾——特別是無垂尾形式的戰
鬥機方案越來越受到更多的重視。
對於一架戰鬥機而言，實現無尾布局將帶來諸多優點。首先是飛機重量顯著減少；其次
，因為取消尾部使全機質量更趨合理地沿機翼翼展分布，從而可以減小機翼彎曲載荷，
使結構重量進一步減輕；另外，尾翼的取消可以明顯減小飛機的氣動阻力，同常規布局
相比，其型阻可減小60%以上；不言而喻，取消尾翼之後將使飛機的目標特征尺寸大為減
小，隱身性能得到極大提高；最後尾翼的取消同時減少了操縱麵、作動器和液壓係統，
從而也改善了維修性和具有了更低的全壽命周期成本。
在有垂尾的常規飛機上，垂尾的作用是提供偏航/滾轉穩定性，尤其是偏航穩定性，此外
垂尾的方向舵還參與飛機的偏航控製。取消垂尾之後，飛機將變為航向靜不穩定，同時
喪失偏航控製能力。采用放寬靜穩技術之後，無垂尾飛機可以是航向靜不穩的，但不能
是不可控的。針對這一問題可以采用推力矢量技術加以解決。推力矢量技術作為新一代
戰鬥機高機動性的主要動力目前已經得到了較為完善的發展，大量實驗都證明，在無垂
尾的情況下，推力矢量具有足夠有效的操縱功能。
一個不容忽視的問題是，推力矢量係統發生故障或者在作戰中受傷後飛機如何操縱。在
最低的要求下，推力矢量係統失效後飛機至少還應具有安全返航的能力，因此無垂尾飛
機的平飛、不太劇烈的轉彎機動以及著陸所需的偏航控製能力應該能夠由氣動力控製來
滿足。作為無尾飛機的餘度保險操縱方式之一的是與傳統機翼設計方法完全不同的所謂
“主動氣動彈性機翼”（AAW）。在傳統機翼設計中，一般都要保證剛度以使機翼變形最
小，而AAW利用機翼的柔度作為一種對飛機進行操縱的方式，它通過使整個機翼發生一定
的變形而得到操縱飛機所需的氣動力。通常規舵麵相比，AAW具有效率高而翼麵變形小的
特點。除了AAW技術之外，還有其它一些傳統非傳統的氣動操縱方式也可以推力矢量係統
的餘度保險和補充。它們包括開裂式副翼、機翼擾流板、全動翼梢、差動前翼、非對稱
機頭邊條、擾流片-開縫-折流板（SSD）、前緣襟翼等等。
無論是采用AAW還是采用氣動操縱麵的方式，無尾飛機都需要有全新的飛行控製律。無尾
飛機在縱向和航向都將是靜不穩定的，這就要求飛機上的各類操縱裝置共同協作產生所
需的各種力和力矩，各操縱裝置還將存在各種線性或非線性的相互幹擾，使得控製律變
得相當複雜。此外在部分操縱裝置失效的情況下，剩下的操縱裝置需要實時重新構型，
並且需要實時地采用新的控製律，即所謂“重構係統”。這些都是無尾飛機設計中需要
加以解決的問題。
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氣動布局就是指飛機的各翼麵,如主翼、尾翼等是如何放置的,氣動布局主要決定飛機的機動性,至於發動機、 座艙以及武器等放在哪裏的問題,則籠統地稱為飛機的總體布局。
蘇－27的邊條使之具有不亞於鴨式布局飛機的大迎角飛行操縱性,以至於可以做出“普加契夫眼鏡蛇”這樣的高難度動作。我們看到任何一架飛機,首先注意到的就是氣動布局。
飛機的設計任務不同,機動性要求也不一樣,這必然導致氣動布局形態各異。現代作戰飛機的氣動布局有很多種,主要有常規布局、無尾布局、鴨式布局、三翼麵布局和飛翼布局等。這些布局都有各自的特殊性及優缺點。
常規布局
自從萊特兄弟發明第一架飛機以來,飛機設計師們通常將飛機的水平尾翼和垂直尾翼都放在機翼後麵的飛機尾部。這種布局一直沿用到現在,也是現代飛機最經常采用的氣動布局,因此稱之為“常規布局”。
20多年前,研究人員發現,如果在機翼前沿根部靠近機身兩側處增加一片大後掠角圓弧形的機翼麵積,就可以大為改善飛機大迎角狀態的升力。這增加的部分在我國一般叫做“邊條”。新式戰鬥機很多都采用這種布局,如俄羅斯的米格－29、蘇－27、美國的F－22、F－16、F－18等。隻要看到一型飛機采用了邊條的設計,就可推測到這型飛機是強調近距離格鬥性能,適合大迎角、大過載機動飛行的。
美國的飛機一直鍾情於常規布局。雖然美國通過X－31試驗機已經獲得了鴨式布局設計的要領,但在新一代戰鬥機F－22亮相時,大家看到的仍然是常規布局。
無尾布局
通常說的“無尾布局”,是指無水平尾翼,垂直尾翼還是有的。這種布局,在第二次世界大戰時就開始實用了。德國的火箭動力戰鬥機Me－163就是這種布局。60年代采用這種 布局的飛機比較多,如法國的“幻影”Ⅲ、美國的F－102、F－106、英國的“火神”式轟 炸機等。在無尾布局的飛機上,副翼兼顧了平尾的作用。省去了平尾,可以減少飛機的重量和阻力,使之容易跨過音速阻力突增區,其缺點主要是起降性能差。
無尾布局的飛機高空高速性能好,適合做截擊機用。但其低空區音速機動性能差,不符合現代飛機發展趨勢,正逐漸被鴨式布局所取代。
鴨式布局
鴨式布局,是一種十分適合於超音速空戰的氣動布局。早在二戰前,前蘇聯已經發現如 果將水平尾翼移到主翼之前的機頭兩側,就可以用較小的翼麵來達到同樣的操縱效能,而且前翼和機翼可以同時產生升力,而不像水平尾翼那樣,平衡俯仰力矩多數情況下會產生負升 力。早期的鴨式布局飛起來像一隻鴨子,“鴨式布局”由此得名。
采用鴨式布局的飛機的前翼稱為“鴨翼”。戰機的鴨翼有兩種,一種是不能操縱的,其功能是當飛機處在大迎角狀態時加強機翼的前緣渦流,改善飛機大迎角狀態的性能,也有利 於飛機的短矩起降。真正有可操縱鴨翼的戰機目前有歐洲的EF－2000、法國的“陣風”、瑞典的JAS－39等。這些飛機的鴨翼除了用以產生渦流外,還用於改善跨音速過程中安定性 驟降的問題,同時也可減少配平阻力、有利於超音速空戰。在降落時,鴨翼還可偏轉一個很 大的負角,起減速板的作用。據稱,俄羅斯下一代的飛機也考慮使用鴨式布局。
三翼麵布局
在常規布局的飛機主翼前機身兩側增加一對鴨翼的布局稱為“三翼麵布局”。俄羅斯的蘇－34、蘇－35和蘇－37都采用這種布局。美國在F－18上也試過這種布局,但沒有發展 為生產型號。
三翼麵布局的前翼所起的作用與鴨式布局的前翼相同,使飛機跨音速和超音速飛行時的 機動性較好。但目前這種布局的飛機大多是用常規布局的飛機改裝成的。三翼麵布局的缺點是增加了鴨翼,阻力和重量自然也會增大,電傳操縱係統也會複雜一些。不過這種布局對改 進常規布局戰機的機動性會有較好的效果。
飛翼布局
早在二戰期間,美國和德國就開始研究這種布局的飛機。現代采用飛翼布局的最新式飛機,就是大名鼎鼎的美國B－2隱型轟炸機。由於飛翼布局沒有水平尾翼,連垂直尾翼都沒有,隻是像一片飄在天空中的樹葉,所以其雷達反射波很弱,據說B－2在雷達上的反射麵 積隻有同類大小飛機的百分之一。
過去,飛機沒有電傳操縱係統,也沒有計算機幫助飛機員操縱飛機,因此,飛翼式飛機的飛行控製問題一直難以解決。現代化的B－2采用一套新式的副翼係統來進行方向操縱 (請參照上一期今日軍事的B－2圖片)。這種副翼由上下兩片合成,兩片副翼可以分別向 上或向下偏轉,也可以兩片合起來同時向上或向下偏轉。當飛機需要轉向時,一側的副翼就張開,增加這一側機翼的阻力,飛機就得到了偏轉的力;如果飛機兩側副麵張開相等角度, 兩側機翼都增加阻力,就起到減速板的作用;如果副翼麵上下兩片結合起來一齊偏轉,機翼一側的副翼向上,另一側的副翼向下,則起副翼作用,使飛機傾斜;如果左右兩側的副翼同 時向上或向下偏轉,則這對副翼就能發揮升降舵的作用。這種多功能舵麵主要用來保持或改 變飛機的航向,所以稱為“阻力方向舵”。
類似B－2這樣的飛翼布局,其空氣氣動力效率高、升阻比大、隱身性能好,但機動性差、操縱效能低,所以這種局麵目前隻適用於轟炸機。
