谈谈国内四代机要求中的无矢量推力90度可控。

记得以前有帖子称四代机招标时要求无矢量推力90度迎角可控，为此论坛上有一阵子争执。这些天在思考T-50的可动边条前缘和J-20的气动，突然想起这个问题，有一点心得，共享给大家，供参考。



我想，大家第一次听到无矢量推力90度迎角可控恐怕都觉得这个需求是不是超过了常理，会想这可能吗？鄙人在刚开始也是这种想法。不过，仔细思考后发现这里面还是可以细分很多情况来讨论，下面一点点展开讨论：

一、无矢量推力90度迎角可控所指的条件和实现方式是什么样的？
   我们知道，有矢量推力时无论在多大迎角都有矢量推力来进行控制，只要发动机不停车，矢量推力不出故障，总可以利用这个直接的主动力来控制系统。那么，没有矢量推力情况下，机翼已经彻底失速，还需要可控，这不是天方夜谭吗？有这个思路不奇怪，但我们也应该与时俱进看到一些新的情况：SU-27在做眼镜蛇机动时其迎角比90度还大，这说明即便无矢量推力常规布局飞机也可以飞到90度并恢复水平飞行来正常使用，只不过整个过程有严格的速度限制，因为这个过程完全是依赖于已有气动布局的固有特点实现，是在碰巧的情况下达到了这个效果，所以才有如此多的限制。如果在这个基础上更进一步，放宽进入和改出速度，并能够主动控制进入和改出时间，就可以按照自己要求来发挥这个机动动作的实用价值，这是否也可以理解为无矢量推力90度迎角可控？个人认为可以这么理解：虽然在90度迎角下虽然机翼已经失速难说是受控，但整个过程还是以操纵者得意愿来进行控制的，一些人把90度迎角可控理解为像其它迎角尤其是中小迎角可控（一般中小迎角本身可以做横滚等机动），这在理解上就存在偏差，所以他们判断90度迎角可控是不可能也就情有可原了。

二、 接下来看如果是上述所说90度迎角可控，那么实现的手段该是什么？
对于这样的90度迎角可控，可以从整个过程来分解来分析看如何实现，整个过程可以分为：进入阶段、维持阶段、改出阶段。进入阶段并不难，大多数飞机只要有足够的抬头力矩就可以进入这个阶段，难就难在维持阶段和改出阶段，因为在这些阶段要控制力的大小合适并能够在需要时及时改出，而且这个维持和改出要靠气动面来实现。我们知道，这个时候的主要气动面机翼已经无法有效工作，所能依靠的就是尾翼和鸭翼。在这方面，不得不提宋老的“小展弦比气动布局”论文所谈及的大迎角下关于低头力矩的控制，论文中的结论是尾翼这种加载式控制方式在大迎角时基本达到极限，而鸭翼这种卸载式在控制时会更有效，由此我们可以得知为什么601选择了三翼面，611选择了鸭式布局，因为传统布局在达到上述90度可控基本上是不可能的，因为尾翼已经达到极限，必须要靠鸭翼才能达到上述90度可控。

如果这样，那么在维持阶段和改出阶段将会是什么一种情况？个人这样分析：在维持阶段，飞机的受力主要是发动机推力、飞行阻力、重力和鸭翼的气动控制力；发动机推力用来平衡重力让飞机不掉高度；气动阻力则主要靠飞机向前的惯性来克服，因为这样的飞行必须得有一定的初始速度，只不过在SU-27的基础上把速度范围放大；鸭翼的作用就是调节左右发推力差距（毕竟发动机推力不完全一致）和控制维持气动阻力对飞行姿态的影响，因为鸭翼偏转可以控制飞机上部迎风气动力大小从而可以随着飞行速度来与机翼上所受气动力相适应，从而保证维持在90度持续减速。当需要改出时，鸭翼卸载迎角下降，此时发动机推力部分用于平衡重力，部分用于把飞机想前推，而迎风阻力方面，垂直方向分力用来和发动机推力一起平衡重力。换句话说，这个恢复阶段更想风筝在空中的飞行：推力和气动阻力一起作用来平衡重力（相当于风筝绳子的拉力和风的推力），而鸭翼则像是绳子的系的角度，用来控制机身的左右平衡和维持飞行姿态所需要的迎角。

三、这样的90度迎角可控有多大实际意义？

个人并不完全看好这样的90度迎角可控，即便是有矢量推力在90度迎角做动作实际意义也不是很大，因为90度迎角意味着气流方向与机身方向垂直，这个时候机翼完全失去提供升力的作用，唯一提供的就是阻力，这个是极大消耗飞机能量的行为，就是在矢量推力情况下让机身能够滚转，滚转的角度也不会很大，也难说此时就可以发射导弹来攻击对方，毕竟这个迎角气动阻力实在太大，减速太过急剧，能够提供的发射武器的时间长度可能非常有限，所以实战时采用这个动作带来的好处可能无法抵消其带来的劣势。

当然，这种机动也不完全无用，总在某种特别情况下能够利用一下，譬如真的让对方能够冲到前方去然后发射导弹，或者自己改变状态来躲避从某个方向发射来的导弹（可能性不是很大）。

个人更看好的是这种控制能力可以在其他迎角来发挥作用，因为这意味着更多主动控制性，可以把阻力这种不利因素纳入到整个飞行控制体系中，从而在不损失太大能量的情况下发挥机动性，从而赢得格斗优势。

四、矢量推力的存在使得这种90度迎角可控是非常容易实现的。
   矢量推力是主动控制力，只要发动机不停车和矢量推力无故障总能够提供，所以90度迎角可控更容易实现，而且矢量推力还可以实现更多非常规机动。所以如果能够提供矢量推力还是尽量提供矢量推力。

五、简单总结一下：

无矢量推力90度可控迎角可以理解为放宽进入速度和改出速度的眼镜蛇机动，而且在什么时间进入和改出更主动，没有那么多限制，是这个角度的90度迎角可控，不是通常中小迎角的可控。在这种情况下，需要靠鸭翼在大迎角时的卸载来实现在维持阶段和改出阶段的主动性，传统尾翼是加载模式在这种情况下已经无能为力，所以601和611的方案中都有鸭翼，不过一个是三翼面，一个是鸭式布局。个人认为在实战中这种90度迎角可控意义不是很大，但有这种能力表明飞行控制能力的提升，利用提升后的飞行控制能力来作战则更为可取。在具有矢量推力情况下这种迎角可控都成为小儿科，矢量推力能够提供更强的非常规机动，所以能够获得矢量推力情况下尽量采用矢量推力。



记得以前有帖子称四代机招标时要求无矢量推力90度迎角可控，为此论坛上有一阵子争执。这些天在思考T-50的可动边条前缘和J-20的气动，突然想起这个问题，有一点心得，共享给大家，供参考。



我想，大家第一次听到无矢量推力90度迎角可控恐怕都觉得这个需求是不是超过了常理，会想这可能吗？鄙人在刚开始也是这种想法。不过，仔细思考后发现这里面还是可以细分很多情况来讨论，下面一点点展开讨论：

一、无矢量推力90度迎角可控所指的条件和实现方式是什么样的？
   我们知道，有矢量推力时无论在多大迎角都有矢量推力来进行控制，只要发动机不停车，矢量推力不出故障，总可以利用这个直接的主动力来控制系统。那么，没有矢量推力情况下，机翼已经彻底失速，还需要可控，这不是天方夜谭吗？有这个思路不奇怪，但我们也应该与时俱进看到一些新的情况：SU-27在做眼镜蛇机动时其迎角比90度还大，这说明即便无矢量推力常规布局飞机也可以飞到90度并恢复水平飞行来正常使用，只不过整个过程有严格的速度限制，因为这个过程完全是依赖于已有气动布局的固有特点实现，是在碰巧的情况下达到了这个效果，所以才有如此多的限制。如果在这个基础上更进一步，放宽进入和改出速度，并能够主动控制进入和改出时间，就可以按照自己要求来发挥这个机动动作的实用价值，这是否也可以理解为无矢量推力90度迎角可控？个人认为可以这么理解：虽然在90度迎角下虽然机翼已经失速难说是受控，但整个过程还是以操纵者得意愿来进行控制的，一些人把90度迎角可控理解为像其它迎角尤其是中小迎角可控（一般中小迎角本身可以做横滚等机动），这在理解上就存在偏差，所以他们判断90度迎角可控是不可能也就情有可原了。

二、 接下来看如果是上述所说90度迎角可控，那么实现的手段该是什么？
对于这样的90度迎角可控，可以从整个过程来分解来分析看如何实现，整个过程可以分为：进入阶段、维持阶段、改出阶段。进入阶段并不难，大多数飞机只要有足够的抬头力矩就可以进入这个阶段，难就难在维持阶段和改出阶段，因为在这些阶段要控制力的大小合适并能够在需要时及时改出，而且这个维持和改出要靠气动面来实现。我们知道，这个时候的主要气动面机翼已经无法有效工作，所能依靠的就是尾翼和鸭翼。在这方面，不得不提宋老的“小展弦比气动布局”论文所谈及的大迎角下关于低头力矩的控制，论文中的结论是尾翼这种加载式控制方式在大迎角时基本达到极限，而鸭翼这种卸载式在控制时会更有效，由此我们可以得知为什么601选择了三翼面，611选择了鸭式布局，因为传统布局在达到上述90度可控基本上是不可能的，因为尾翼已经达到极限，必须要靠鸭翼才能达到上述90度可控。

如果这样，那么在维持阶段和改出阶段将会是什么一种情况？个人这样分析：在维持阶段，飞机的受力主要是发动机推力、飞行阻力、重力和鸭翼的气动控制力；发动机推力用来平衡重力让飞机不掉高度；气动阻力则主要靠飞机向前的惯性来克服，因为这样的飞行必须得有一定的初始速度，只不过在SU-27的基础上把速度范围放大；鸭翼的作用就是调节左右发推力差距（毕竟发动机推力不完全一致）和控制维持气动阻力对飞行姿态的影响，因为鸭翼偏转可以控制飞机上部迎风气动力大小从而可以随着飞行速度来与机翼上所受气动力相适应，从而保证维持在90度持续减速。当需要改出时，鸭翼卸载迎角下降，此时发动机推力部分用于平衡重力，部分用于把飞机想前推，而迎风阻力方面，垂直方向分力用来和发动机推力一起平衡重力。换句话说，这个恢复阶段更想风筝在空中的飞行：推力和气动阻力一起作用来平衡重力（相当于风筝绳子的拉力和风的推力），而鸭翼则像是绳子的系的角度，用来控制机身的左右平衡和维持飞行姿态所需要的迎角。

三、这样的90度迎角可控有多大实际意义？

个人并不完全看好这样的90度迎角可控，即便是有矢量推力在90度迎角做动作实际意义也不是很大，因为90度迎角意味着气流方向与机身方向垂直，这个时候机翼完全失去提供升力的作用，唯一提供的就是阻力，这个是极大消耗飞机能量的行为，就是在矢量推力情况下让机身能够滚转，滚转的角度也不会很大，也难说此时就可以发射导弹来攻击对方，毕竟这个迎角气动阻力实在太大，减速太过急剧，能够提供的发射武器的时间长度可能非常有限，所以实战时采用这个动作带来的好处可能无法抵消其带来的劣势。

当然，这种机动也不完全无用，总在某种特别情况下能够利用一下，譬如真的让对方能够冲到前方去然后发射导弹，或者自己改变状态来躲避从某个方向发射来的导弹（可能性不是很大）。

个人更看好的是这种控制能力可以在其他迎角来发挥作用，因为这意味着更多主动控制性，可以把阻力这种不利因素纳入到整个飞行控制体系中，从而在不损失太大能量的情况下发挥机动性，从而赢得格斗优势。

四、矢量推力的存在使得这种90度迎角可控是非常容易实现的。
   矢量推力是主动控制力，只要发动机不停车和矢量推力无故障总能够提供，所以90度迎角可控更容易实现，而且矢量推力还可以实现更多非常规机动。所以如果能够提供矢量推力还是尽量提供矢量推力。

五、简单总结一下：

无矢量推力90度可控迎角可以理解为放宽进入速度和改出速度的眼镜蛇机动，而且在什么时间进入和改出更主动，没有那么多限制，是这个角度的90度迎角可控，不是通常中小迎角的可控。在这种情况下，需要靠鸭翼在大迎角时的卸载来实现在维持阶段和改出阶段的主动性，传统尾翼是加载模式在这种情况下已经无能为力，所以601和611的方案中都有鸭翼，不过一个是三翼面，一个是鸭式布局。个人认为在实战中这种90度迎角可控意义不是很大，但有这种能力表明飞行控制能力的提升，利用提升后的飞行控制能力来作战则更为可取。在具有矢量推力情况下这种迎角可控都成为小儿科，矢量推力能够提供更强的非常规机动，所以能够获得矢量推力情况下尽量采用矢量推力。