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近日俄羅斯公布了蘇霍伊阿穆爾河畔共青城飛機制造廠蘇-57生產線的照片,首次展示了該機的粗壯的全動垂尾底座和轉軸結構,讓人不禁聯想起殲-20同樣採用的外傾全動垂尾設計。




  事實上除了升力體邊條翼鴨式布局之外,全動垂尾已成為殲-20在總體設計上的另一大創新,該機是我國第一種採用全動平尾設計的國產戰鬥機,因此享有此項新奇設計(對戰鬥機而言)帶來的種種好處。


在航空史上,超音速轟炸機和攻擊機採用全動垂尾設計已經屢見不鮮,例如美國的XB-70“女武神”3馬赫轟炸機、A-5“民團團員”超音速艦載攻擊機,以及俄羅斯斯圖-160“海盜旗”戰略轟炸機。對這些注重超音速飛行性能的飛機來說,全動垂尾帶來了與全動平尾相似的優點。





  在跨音速和超音速飛行中,傳統平尾后緣升降舵在激波擾動之下舵效大幅下降,無法提供足夠的俯仰控制力矩,因此全動平尾就應用而生,以整體偏轉的方式來大幅增加升降舵面積,保證超音速操縱效率。全動垂尾也基于相同原理,在不增加垂尾面積的情況下大幅提高飛機超音速偏航操縱效率。殲-20採用雙全動垂尾,能明顯看出該機為增強超音速機動性和超音速巡航能力進行的優化。




除超音速上的好處外,殲-20的全動平尾也具有明顯隱身好處,該機垂尾面積對比F-22碩大的外傾雙垂尾要小上許多,有利于降低側向雷達截面積。此外,殲-20的全動垂尾被布置在機身最後方的尾撐結構上,與尾撐下方的腹鰭一道,在兩側較大範圍內對發動機尾噴管和灼熱噴氣形成遮蔽,有利于降低該機的紅外特性。





  殲-20的全動垂尾也不單純是垂尾,如果你仔細觀察,就能發現該機在起飛或低速飛行時不僅鴨翼和主翼后緣分別處于上偏和下偏狀態,為了挖掘了操縱翼面的全部增升潛力,外傾雙垂尾也處于向內側差動偏狀態以產生些許升力,蚊子再小也是肉嘛。


在飛火推一體化飛控系統的操縱下,殲-20的傳動垂尾能配合其他操縱面的複雜偏轉形成虛擬減速板,有效增加阻力快速降低飛機速度,例如在降落滑跑中垂尾向內極限差動偏轉,配合鴨翼、襟副翼的極限偏轉產生巨大阻力進行滑跑減速。這個虛擬減速板最終取代了殲-20驗證機上機背減速板,降低了飛機重量。






  殲-20如此多才多藝且富有技術含量的全動垂尾的實現,背后自然離不開堅固的垂尾底座和轉軸設計,以及飛控控制律的優秀編程。正如殲-20總師楊偉所說的,在戰鬥機的研究領域,我們已經進入了“自由王國”。



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