文|看空天
西方媒体总是称歼-20抄袭F-22和F-35，说是这两种飞机的“合体”。当然，单看某些部位和部件，歼-20确实和F-22有些“像”，比如说座舱盖，但是如果硬说歼-20抄袭F-22恐怕是要贻笑大方的。不仅不能说歼-20抄袭F-22，实际上，现在欧洲在一些战斗机的改进上，反而开始“抄袭”歼-20了。
量产型歼-20，其采用的带边条的鸭式升力体布局是四代机中最特殊的构型。图片来自于网络。
歼-20采用了独一无二的带有边条翼的鸭式升力体布局，仅从这一点上就足以反击那些歼-20抄袭论的国外媒体。这种独特的构型，可以说是中国人的重大科技创新，它主要是出于降低超音速阻力、提高亚夸音速最大升力系数这种相互矛盾的要求考虑的。看空天在之前的文章中曾经分析了歼-20超音速降阻措施，这里我们聊一聊它是怎么提高亚音速时的最大升力系数的，欧洲战斗机又是从哪方面“抄袭”了歼-20。
歼-20的鸭翼算是中距鸭翼。图片来自网络，版权见水印。
从气动布局上看，歼-20是一种非典型的鸭式布局，继承了歼-10战斗机的中距鸭翼布局。由于强调超音速性能，为提高超音速配平能力（超音速状态下战斗机的升力中心后移，配平就是要在纵向让升力与重力保持平衡），增加力臂长度，间距还更大一些，可以说是中远距鸭翼吧。
和普通的翼身融合体相比，升力体可以产生大约15%-25%的升力增量。图片来自于网络。
歼-20的鸭翼的第二个特点是效率较低的中位鸭翼。歼-20机翼为上单翼构型，这是出于至少两方面因素考虑：一方面机翼（当然也包括鸭翼）与精心设计的机体构成一个翼身融合的升力体构型，升力体可以产生大约15%-25%的升力增量。另一方面是出于在侧面布置内置弹舱的考虑，导致几乎不可能采用中单翼或者下单翼。这也导致了鸭翼位置与机翼大致在一个平面上，属于中位鸭翼。在高位、中位和低位鸭翼三种构型中，高位鸭翼的气动效果最好，鸭翼产生的漩涡可以与机翼的气流产生更大的有利干扰。中位次之，低位最差。所以，之前的鸭式战斗机鸭翼多采用高位鸭翼，普遍比机翼高出一截。为提高鸭翼涡流对机翼的有利干扰效果，歼-20的鸭翼有一个上反角（歼-10也有这样的上反角），但是其总体效果可能仍然不及高位鸭翼。
歼-20的鸭翼与机翼在一个平面，属于中位鸭翼，气动效果相对较低，但是采用了一个上反角。
中位鸭翼加上距离机翼较远，一定程度上影响了鸭翼的增升效果。为此，歼-20使用了边条，利用边条产生的脱体涡进一步加强对机翼的有利干扰，提高其最大升力系数。
其实，边条和鸭翼都是基于旋涡空气动力学发展而来的，通过鸭翼、边条、机翼的脱体涡产生的有利耦合来增加升力。这里要说明的是，很多论文都显示，同等面积的边条增升效果要好于鸭翼（当然也有论文认为边条的升力增量不如鸭翼，但是未给出两者的面积等具体参数），所以不能简单地说鸭式布局的飞机比常规布局飞机“有先天的优势”。另外，边条的采用相当于减小了机翼的相对厚度，增大了有效后掠角，降低了波阻，更加有利于降低超音速阻力。
歼-20同时采用了鸭翼和边条，进一步增大了升力增量，加之升力体的采用，使得歼-20战机获得了可能是四代机中最好的升力特性。这一点，无疑是中国设计师的智慧所在。根据宋文骢院士生前的一篇论文显示，鸭式布局的最大升力系数超出常规布局的翼身融合体49%，而鸭式布局加边条则超出了60%，如果再结合升力体机体，最大升力系数是常规翼身融合体的1.8倍。
在歼-20之前，较少出现鸭式布局配边条的情况。有观点认为，如果两者处理不好，鸭翼对边条拉出的涡流造成干扰。此外，边条还会额外付出重量和隐身的代价，所以鸭翼+边条的效率虽然大于单独使用鸭翼或者边条，但被认为仍然是1+1
量产型歼-20的边条使用了三角形边条，虽然气动效率下降，但是其直线轮廓可以将雷达波向一个方向反射，RCS特征较好。图片来自网络。
歼-20的边条，也是经历了不断的改进。边条的作用，一方面在于其前缘涡本身的涡升力，另一方面，他与机翼的有利干扰、推迟机翼分离的发生和发展也起着重要作用。因此希望边条涡的强度大和稳定性好。从升力特性上看，尖拱形边条要比三角形边条更好一些。为了最大限度提升最大升力系数，歼-20验证机上的边条是尖拱形边条，其涡升力较大，有利于进一步提高升阻比，但是雷达散射特征较大。在原型机以及后来的量产型歼-20上，边条改为三角形边条。从一些飞行中的照片来看，似乎也减小了边条涡对垂尾的干扰，同时提高了飞机的航向稳定性。更关键的是，三角形边条的RCS特性好于尖拱形边条，前者将雷达波向特定方向散射，而尖拱形边条的RCS图更为均匀。与改进边条形状并行进行的隐身改进还包括垂尾、鸭翼等切尖，减少锐角，降低正面0到30度角内的RCS。
歼-20验证机上的边条为尖拱形边条，气动效果虽然好，但是雷达反射特征不够好。图片来自于网络。
不知道是不是鸭翼加机翼边条在歼-20上取得的成功给国外设计师一些灵感，但我们看到的是，最近采用鸭式布局的“台风”战斗机也开始加装边条了。“台风”战斗机采用了典型的远距耦合鸭翼。相对于近距耦合鸭翼，远距鸭翼的耦合能力下降，所以标准型“台风”战斗机在机身上使用了一个涡流发生器或者叫机身边条、侧板，以增加涡升力，并与机翼形成有利干扰。但是，其安装的机身边条的后掠角较小，不利于涡流的产生。
早期歼-20的边条为尖拱形。图片来自于网络。
标准型的“台风”战机无机翼边条，机身边条狭长形，后掠角较大。图片来自于网络。
为此，最近，“台风”已经对新构型进行了测试，这一构型大大提高了敏捷性和携带武器的能力。与标准型飞机相比，一方面将机身边条改为三角形，增大前缘后掠角，以便能够拉出更强、更稳的脱体涡。另一方面在机翼前缘增加了一个小型边条。这两方面的改进，提高了升力，迎角和滚转速率。空中客车公司表示，改进使最大机翼升力提高了25％，进而提高了转弯速度，盘旋半径更小，并且提高了低速下机头指向能力。根据测试飞行员Beltrame的描述，攻角要比标准飞机高出45％，滚转率提高100％。着陆品质也得到改善，机动性、敏捷性和精度都得到提高。据称，标准型“台风”可以达到不超过70度的攻角，新配置的最大迎角为100度。
对台风战斗机的气动改进，包括使用了三角形的机身边条，为机翼加装了小型边条。图片来自于网络。
改装后的“台风”战斗机进行测试。图片来自于网络。
上图为“台风”战斗机机翼边条特写。图片来自于网络。
据美国《防务新闻》的报道，还在开发中的采用近距耦合鸭式布局的“鹰狮” E / F战斗机也为机翼增加了小型边条。
这样一说，整个欧洲都在抄中国的歼20了？其实并非如此。
据说正在开发的“鹰狮”E也为机翼加了小边条，但是并不明显。图片来自于网络。
利用鸭翼和边条共同提高升力系数，是世界各国设计师上世纪九十年代普遍的想法。苏-27这类原本采用边条翼的战斗机，在改进时增加了鸭翼，从而构成了三翼面布局。而鸭式布局使用边条，实际上也并非中国的首创。
近距耦合鸭式布局的“阵风”战斗机实际上就有边条，只不过这个边条比较小，不容易被发现而已。
法国“阵风”战斗机很可能是最早使用边条的鸭式布局战斗机。不过其边条很不明显，效果不详。图片来自于网络。
改进后的“台风”战斗机和“阵风”战斗机的机翼边条对比。图片来自于网络。
所以，我们不能简单地凭借外形像不像，手段是否类似，就去判断谁抄谁的问题。“欧洲”战斗机没有抄袭歼-20，歼-20更不是别国的某种飞机的复制品。
苏-33算是在带边条的常规布局飞机上加了鸭翼，构成了三翼面布局，同样综合了鸭翼、边条的增升效果，不过其鸭翼不可差动。图片来自于网络。
