什么是鸭式布局，J-10是鸭式布局吗？如此设计有什么优点？

【专家解说】：J-10是鸭式布局 气动布局 飞机外形构造和大部件的布局与飞机的动态特性及所受到的空气动力密切相关。关系到飞机的飞行特征及性能。故将飞机外部总体形态布局与位置安排称作气动布局。其中，最常采用的机翼在前，尾翼在后的气动布局又叫作常规气动布局。 气动布局形式是气动布局设计中首先需要考虑的问题。目前飞机设计中主要采用的包括 以下几种： 正常布局； 鸭式布局； 变后掠布局； 三翼面布局； 无平尾布局； 无垂尾布局； 飞翼布局。 正常布局是迄今为止被使用最多的一种布局形式，目前仍然被应用于各类飞机之上。 鸭式布局 自从1903年莱特兄弟发明第一架飞机以来，飞机设计师们通常将飞机的水平尾翼和垂直尾翼都放在机翼后面的飞机尾部。这种布局是现代飞机最经常采用的气动布局，因此称之为“常规布局”。但在二战中，前苏联已经发现如果将水平尾翼移到主翼之前的机头两侧，就可以用较小的翼面来达到同样的操纵效能，而且前翼和机翼可以同时产生升力，而不像水平尾翼那样，平衡俯仰力矩多数情况下会产生负升力。早期的鸭式布局飞起来像一只鸭子，“鸭式布局”由此得名，采用鸭式布局的飞机在正常飞行状态下并没有多少优越性，但是当飞机需做大强度的机动如上仰、小半径盘旋等动作时，飞机的前翼和主翼上都会产生强大的涡流，两股涡流之间的相互偶合和增强，产生比常规布局更强的升力。瑞典在研制自己的国土防空战斗机时，特别强调飞机的机动性和短距离起飞着陆性能，经过多种方案选择，他们研制的飞机多数是鸭式布局。 以色列的幼狮战斗机在经过仿制法国幻影V和改进之后，加装可拆卸的前翼，使得飞机的机动格斗性能大为增强。目前，以主要出自欧洲国家之手的“三代半”战斗机几乎都是鸭式布局的“徒子徒孙”，像俄罗斯的S－37金雕、欧洲EF－2000台风、法国阵风、瑞典JAS－39鹰狮等等无一例外。 鸭式布局在早期未能得到足够的重视，但随着超音速时代的来临，鸭式布局的优点逐渐为人们所认识。目前广泛应用于战斗机之上的近距鸭式布局利用鸭翼与机翼的前缘分离涡之间相互有利干扰使涡系更加稳定，推迟了涡的破裂，为大迎角飞行提供了足够的涡升力，显著的提高了战斗机的机动性。此外，采用ACT和静不稳定的鸭式布局的优点则更为突出。 变后掠布局较好的兼顾了飞机分别在高速和低速状态下对气动外形的要求，在六七十年代曾得到广泛应用，但由于变后掠结构所带来的结构复杂性、结构重量的激增，再加上其它一些更为简单有效的协调飞机高低速之间矛盾的措施的使用，在新发展的飞机中实际上已经很少有采用这种布局形式的例子了。 三翼面布局形式可以说最早出现在六十年代初，米高扬设计局由米格-21改型而得的Е-6Т3和Е-8试验机。三翼面的采用使得飞机机动性得到提高，而且宜于实现直接力控制达到对飞行轨迹的精确控制，同时使飞机在载荷分配上也更趋合理。无平尾、无垂尾和飞翼布局也可以统称为无尾布局。对于无平尾布局，其基本优点为： 超音速阻力小和飞机中两较轻，但其起降性能及其它一些性能不佳，总之以常规观点而言，无尾布局不能算是一种理想的选择。然而，随着隐身成为现代军用飞机的主要要求之一以及新一代战斗机对超音速巡航能力的要求，使得无尾——特别是无垂尾形式的战斗机方案越来越受到更多的重视。 对于一架战斗机而言，实现无尾布局将带来诸多优点。首先是飞机重量显著减少；其次，因为取消尾部使全机质量更趋合理地沿机翼翼展分布，从而可以减小机翼弯曲载荷，使结构重量进一步减轻；另外，尾翼的取消可以明显减小飞机的气动阻力，同常规布局相比，其型阻可减小60%以上；不言而喻，取消尾翼之后将使飞机的目标特征尺寸大为减小，隐身性能得到极大提高；最后尾翼的取消同时减少了操纵面、作动器和液压系统，从而也改善了维修性和具有了更低的全寿命周期成本。 在有垂尾的常规飞机上，垂尾的作用是提供偏航/滚转稳定性，尤其是偏航稳定性，此外垂尾的方向舵还参与飞机的偏航控制。取消垂尾之后，飞机将变为航向静不稳定，同时丧失偏航控制能力。采用放宽静稳技术之后，无垂尾飞机可以是航向静不稳的，但不能是不可控的。针对这一问题可以采用推力矢量技术加以解决。推力矢量技术作为新一代战斗机高机动性的主要动力目前已经得到了较为完善的发展，大量实验都证明，在无垂尾的情况下，推力矢量具有足够有效的操纵功能。 一个不容忽视的问题是，推力矢量系统发生故障或者在作战中受伤后飞机如何操纵。在最低的要求下，推力矢量系统失效后飞机至少还应具有安全返航的能力，因此无垂尾飞机的平飞、不太剧烈的转弯机动以及着陆所需的偏航控制能力应该能够由气动力控制来满足。作为无尾飞机的余度保险操纵方式之一的是与传统机翼设计方法完全不同的所谓“主动气动弹性机翼”（AAW）。在传统机翼设计中，一般都要保证刚度以使机翼变形最小，而AAW利用机翼的柔度作为一种对飞机进行操纵的方式，它通过使整个机翼发生一定的变形而得到操纵飞机所需的气动力。通常规舵面相比，AAW具有效率高而翼面变形小的特点。除了AAW技术之外，还有其它一些传统非传统的气动操纵方式也可以推力矢量系统的余度保险和补充。它们包括开裂式副翼、机翼扰流板、全动翼梢、差动前翼、非对称机头边条、扰流片-开缝-折流板（SSD）、前缘襟翼等等。 无论是采用AAW还是采用气动操纵面的方式，无尾飞机都需要有全新的飞行控制律。无尾飞机在纵向和航向都将是静不稳定的，这就要求飞机上的各类操纵装置共同协作产生所需的各种力和力矩，各操纵装置还将存在各种线性或非线性的相互干扰，使得控制律变得相当复杂。此外在部分操纵装置失效的情况下，剩下的操纵装置需要实时重新构型,并且需要实时地采用新的控制律，即所谓“重构系统”。这些都是无尾飞机设计中需要加以解决的问题。