天骄

作者：龙腾日月

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    从人类第一架飞机“飞行者一号”开始，飞机气动布局发展就与鸭式布局结下了百年的渊源。一直以来，鸭式气动布局被视为优点和缺点同样突出的气动布局，让飞机设计者们既爱又恨。似乎已经形成了这样一个观点，那就是鸭式布局作为一种“旁门左道”的航空技术，无法撼动常规布局在战斗机设计中的主流地位。而中国歼二十的亮相和首飞无疑推翻了这个论调，采用鸭式布局同样可以攀登上最先进战斗机的巅峰。

“丑小鸭”：早期鸭式布局实践

    人类第一架飞机“飞行者一号”采用的就是鸭式布局。在人类刚刚接触飞机设计的时候，非常自然的想到，在机头设置控制翼面，翼面上偏，飞机抬头，翼面下偏，飞机低头，从而实现飞机的俯仰控制。但是在飞机技术发展过程中，航空先驱者们发现，鸭式布局这个看似简单直接的气动控制手段，在工程应用的时候带来相当多而且凭借当时技术手段基本无法解决的问题。第一，鸭翼上偏在提供升力或者抬头力矩的同时，干扰了后面主翼的流场。鸭翼上偏或者设计成平飞时也产生升力的时候，由于升力产生的本质就是鸭翼上下表面的压力差，鸭翼上表面形成的低压区碰巧在主翼的位置，而且部分低压区产生在主翼之下。这样就相当于降低了主翼下表面压力，从而降低了主翼升力。第二，鸭翼的攻角是飞机攻角与鸭翼偏转角度的叠加，鸭翼偏转角度稍大就会因为迎角过大而失速，飞机迅速失去抬头力矩。这就相当于限制了飞机俯仰操纵能力，由此带来飞机最关键的盘旋性能的下降。第三，鸭翼带来严重的非线性操纵问题。鸭翼在进行俯仰操纵的时候，鸭翼的偏角与飞机的俯仰角速度有着非常复杂而且非线性的控制关系，只在小迎角范围内存在近似线性的控制关系。这样复杂的控制律除非采用计算机进行控制否则飞行员只能在非常小的迎角范围内稳定控制飞机。第四，鸭式布局给飞机的俯仰力矩很大，需要主翼襟翼提供相应的配平力矩。俯仰力矩大本来对于强调高俯仰速率的战斗机是有益的，但是高俯仰力矩需要主翼襟翼有足够的力矩去配平。一旦飞机迅速拉起迎角，如果襟翼不能遏制飞机的上扬趋势，飞机就会进入上扬发散，紧接着就是失速尾旋。所以鸭式布局飞机昙花一现，除了德国、英国、意大利和日本等国家尝试性的进行过型号研究之外，常规布局完全统治了飞机气动设计领域。对于鸭式气动布局的技术探索，却一直没有停止。航空工程师们相信，随着技术的发展会有合适的工程手段消除鸭式布局的缺点，从而释放鸭式布局还不能被人类所掌控的巨大性能优势。

    鸭式布局“死而复生”的发展契机源于喷气式超音速战斗机的技术发展。战斗机在亚音速和超音速的飞行状态有着比较大的区别。最显著的就是随着飞机速度的增加，飞机的气动焦点会逐渐后移。气动焦点是这样的一个点：当飞机的攻角发生变化时，飞机的气动力对该点的力矩始终不变，因此它可以理解为飞机气动力增量的作用点。飞机的俯仰控制与物理中的杠杆非常类似。飞机的重心就是杠杆的支点，飞机的气动焦点就是作用在杠杆上力的位置。气动焦点后移就相当于翼面对于飞机的升力在向后移动，因而造成了“托举”后机身而引起低头力矩。为了平衡这个力矩，常规气动布局的平尾需要下偏产生抬头力矩，而平尾下偏产生的是负升力，这样就等于恶化了飞机在超音速状态下的升力特性。而在鸭式气动布局中，重心位于鸭翼与主翼之间，随着飞机速度增加，气动焦点后移，低头力矩增加，鸭翼通过逐渐增加上偏角的方法抵消低头力矩，而此时鸭翼上偏带来的正升力改善了飞机的超音速升力特性。常规布局的“压尾”和鸭式布局的“抬头”，两个看似简单的超音速配平手段却导致了整机升力特性的不同，导致鸭式布局对于超音速飞机的诱惑越来越大。

人类在涡升力领域的进展导致了飞机升力产生机理的重大改变。这也是鸭式布局飞机兴起的另外一个重要原因。20世纪60年代中期，瑞典的Behrbohm教授发现了鸭翼气动布局的近距离耦合原理，该原理堪称鸭式布局发展史上最具有转折性的一笔。根据该原理，为鸭翼和主翼选取适当的参数，鸭翼和主翼都会产生脱体涡，而鸭翼涡和主翼涡能够形成有利干扰，导致飞机的升力系数、升阻比明显增加并且还扩大了飞机的失速迎角。鸭翼布局最诱人的闪光点被埋藏了六十年时间才终于被人类所发现。

勇敢的过渡：固定鸭式布局

鸭式布局的“金矿”虽然已经被“探明”，但是如何将这“金矿”开采出来却成了难题。因为虽然鸭式布局存在巨大的升力潜力，但是其配平困难、控制律复杂和干扰主翼的问题依然存在。不过，瑞典人决定开始设计一型真正的鸭式超音速喷气战斗机了，最终的成品就是萨博37“雷”。

萨博37采用了单发单垂尾、两侧进气、带有襟翼的大后掠角固定三角鸭翼和小展弦比三角主翼的气动布局。既然鸭翼难以控制而且对于主翼有不良干扰，但是涡升力潜力巨大，那索性就把鸭翼做成固定形式充当涡流发生器好了。瑞典人采用扬长避短的方法，开创了固定鸭式气动布局的先河。萨博37的鸭翼以固定的仰角安装在进气道外侧，由于鸭翼产生升力对于主翼不良影响较大，鸭翼的安装仰角较小，因而产生的升力，尤其是亚音速状态下的升力比较有限。鸭翼的正升力特性更多在超音速配平时体现，萨博37逐渐超过音速，气动焦点后移，前翼的襟翼逐渐下偏来增加前翼升力，从而用鸭翼的正升力来克服低头力矩，改善了飞机的超音速截击性能。在平飞状态下，鸭翼固定的安装角赋予鸭翼一定的升力，鸭翼下表面压强大于上表面，再由于鸭翼后掠角较大，因而鸭翼下表面的气动更容易绕过鸭翼前缘到达鸭翼上表面的低压区，形成自下而上的环流，这样就形成了鸭翼的前涡流。在起降和盘旋时，鸭翼迎角增加，鸭翼和主翼脱体涡强度更大，耦合效应大幅度增加从而可以很大程度上增加飞机的升力特性。

萨博37的主翼更加特殊，该机主翼前缘采用三种不同的后掠角设计，从机翼内侧沿展向依次为45°、稍小于60°和稍大于60°。这样的设计是早期鸭式布局技术上的局限性。为了能够与鸭翼耦合，鸭式布局飞机的主翼与常规布局飞机不同，也要在平飞或者较小迎角状态下拉涡。萨博37采用三段后掠角设计就是想在45°后掠角和稍小于60°后掠角交界的主翼前缘“尖角”处产生主翼脱体涡。相较于现代鸭式布局飞机多采用大后掠角三角翼直接导致气流分离的设计，萨博37这样的设计保证了主翼的展弦比（同样的机翼面积，大后掠角三角翼的翼展较小），从而保证了飞机的亚音速升阻比和航程特性。现代鸭式布局飞机多采用放宽不稳定度和主翼气动扭转来消除大后掠角带来的不利影响，但是这样的技术手段在萨博37研制的年代还没有实用。另外，萨博37的设计指标要求500米以内的短距起降能力，这样的主翼设计有利于提高升力斜线斜率，类似的设计在印度研制的LCA战斗机上也有体现。最终萨博37利用在近距离涡流耦合机理方面的突破，用近乎米格23飞机一半的标准起飞重量实现了类似的性能。要知道在米格23背后有前苏联如同夜空中繁星一般的飞机设计大师在支持。瑞典作为世界航空领域特立独行的小强国能设计出萨博37这样性能的飞机，一方面是瑞典航空工程师们的独立思考精神值得敬佩，另一方面就是鸭式布局巨大潜力的展现。

瑞典人发现近距耦合机理不仅造福了本国战斗机研制，也同样拨动了远方“东方巨龙”的心弦。早在五十年代我国就开始对鸭式布局产生兴趣，六十年代瑞典在近耦机理方面的突破更是坚定了我国对于鸭式布局研究的信心。经过了701鸭式布局运输机和751鸭式战斗机两个前期预研项目的积累，我国最终开始在歼九飞机上应用固定鸭式布局。歼九战斗机提出技术战术指标是在1964年。当时我国空军装备的歼七飞机在航程、升限和载弹量方面存在较大缺陷。我国一方面开始进行歼七改双发的工作，就是后来的歼八飞机；另外一方面开始论证研制一型装备单发大推力涡扇发动机的高空高速歼击机。起初601所将歼九设计为常规布局，与放大并且改两侧进气道的歼七或者采用单发大推力涡扇发动机的歼八非常类似。选定常规布局后，601所将主要精力放在了主翼的选型上，主要就是在三角翼和后掠梯形翼之间进行抉择。由于三角翼翼根弦长更大、机翼相对厚度小，因而波阻更低，而且在相同后掠角前提下能够保证更大的翼面积，歼九最终选定后掠角55°的三角翼主翼。但是1966年到1967年的风洞试验表明，大后掠角三角翼常规布局无法满足歼九的机动性要求，主要表现为翼载荷较高且升力特性不佳。因而重新选择无尾三角翼布局，取消平尾，放大主翼弦长和面积，从而降低了翼载荷，提高了机动性。此时的歼九类似没有进气道两侧涡流发生器的幻影2000。但是在没有幻影2000的数字电传和放宽稳定性设计的技术手段的前提下，该方案所有的俯仰和横滚控制都由主翼后缘的升降副翼来负担，控制困难的问题基本无法解决。1970年，601所抽出部分力量前往成都空军十三航校进行歼九研制工作，这部分研发人员后来组成了现在的611所，这些人就包括后来的歼九总师王南寿和歼十总师宋文骢。

当时空军对于歼九的要求为双二六，即升限两万六千米和最大速度2.6马赫，另外还要求歼九飞机能够进行8G机动。应该说，这个指标是相当高的，这个要求不仅仅要求飞机具有相当好的高空高速拦截能力，还要求飞机能够进行大过载机动。因而对于飞机的气动布局即要求有高的超音速升阻比，也要求有很好的升力特性，歼九原有的气动布局都不能满足这样的高指标，鸭式布局成为唯一的选择。歼九的气动方案最终被确定为：整机采用无尾鸭式布局，固定鸭翼安装角为3°，后掠角为55°，主翼为面积50平米的三角翼，后掠角60°，两侧进气道采用二元可调多波系超音速进气道。与萨博37采用复杂的主翼前缘后掠角设计不同，歼九并无短距起降要求，直接采用了最典型的近距离耦合固定鸭式布局，也并未在鸭翼上布置任何襟翼和副翼。歼九的主要设计特点是固定安装角为3°的大后掠角鸭翼产生脱体涡与大后掠角三角主翼产生的脱体涡近距离耦合，混合作用的涡流彼此加强，增加了主翼上表面的流速，吹除了主翼上表面的低能量附面层，从而很大的改善了整机升力特性，增强了飞机的拦射性能。在飞机进行机动时，前翼拉出更加强烈的脱体涡，脱体涡产生的诱导阻力对于机头有一个向后“拉扯”的抬头力矩，让飞机“抬头”更加敏捷，从而增强了飞机的俯仰控制能力，改善了飞机的可用过载，增强了歼九的格斗性能。在歼九从亚音速逐渐过渡到超音速的过程中，鸭翼产生的升力逐渐增加，在主翼后缘的襟翼辅助下，鸭翼用正升力抵消了升力中心逐渐后移带来的低头力矩，改善了飞机的超音速升阻比，提高了飞机的升限和超音速升阻比。最终歼九实现了最大速度达到马赫2.5-2.6，升限 23000米，最大爬升率 220 米每秒，基本航程 2,000 公里，作战半径大于 600 公里的综合性能，比同步并行研制的歼八飞机性能有明显增强。遗憾的是，歼九飞机后来随着国民经济调整而下马，我国并未成为瑞典之后第二个装备固定鸭翼布局战斗机的国家。

随着萨博37在近距离耦合技术的突破，法国的幻影3NG、幻影4000、以色列的幼师-C2战斗机都采用了类似的气动布局。不过这些机型的鸭翼面积相比于萨博37和歼九明显较小，基本类似于一个固定涡流发生器，超音速配平能力体现的并不是很充分。这是由于当时的控制手段还只能暂时利用鸭式气动布局在涡升力方面的性能优势，而在俯仰控制、超音速配平等方面的优点由于复杂的飞控“门槛”导致还不能被完全开发。不过同处于二代战斗机水平的常规布局战斗机，还处于保持附着流型以避免和抑制气流分离的水平上。常规布局对于脱体涡的利用一直到三代战斗机发展的中期阶段产物——常规边条布局，才逐渐实用化。相对于这一点，固定鸭式布局飞机已经初步采用了脱体涡流型进行气动设计，无疑这是一个巨大的进步。

跳出定势看优劣

鸭式布局被人们所“诟病”的缺点主要有：对主翼存在不利干扰，鸭翼本身容易失速，操纵非线性严重以及配平难度较大。这些缺点导致全动鸭式布局飞机设计和控制难度很大，以至于有人认为由于鸭式布局设计因素彼此制约以及固有缺点基本无法消除等原因，鸭式布局飞机不能形成相对于边条常规布局的性能优势。再加上美国F-16战斗机总师一句“最好的鸭翼是装在别人飞机上的”，更加削弱了公众对于鸭式布局飞机性能的信心。其实这体现的是长期进行常规布局飞机设计造成的思维定势，在新一代航空技术支持下，通过精心的工程设计，鸭式布局完全能够将劣势基本消除，甚至将缺点扭转为优势，形成对于常规布局飞机的明显性能优势。这就是后三代战斗机普遍采用鸭式布局的根本原因。

鸭翼对于主翼的不利干扰源于鸭翼在巡航状态下本身产生升力的设计，主要原因是鸭翼产生升力过程中将主翼产生升力的气动潜力给提前“透支”了。而且鸭翼和主翼几何参数一旦选择不当就会造成鸭翼和主翼之间的干扰阻力明显增加，并且带来俯仰、偏航和横滚性能上的恶化。不过人类在鸭式布局飞机长期研究过程中逐渐发现，通过精心选取鸭翼与主翼的相对位置和距离，优化鸭式布局飞机控制律等方式，不仅能够有效降低鸭翼对于主翼的不利干扰，而且能够使鸭翼产生对于主翼的有利下洗。，目前对于鸭翼与主翼位置的认识已经比较明朗，鸭翼的位置最好高于主翼平面，并且鸭翼与主翼的距离越远，超音速阻力越小，但是增升效果越差；鸭翼距离主翼距离越近，超音速阻力越大，但是增升效果越好。鸭翼在向上偏转一定角度时，气流流过鸭翼之后会对主翼有下洗作用。当气流下洗扰乱了进入主翼前缘的气流时就会产生不利干扰，降低主翼升力；但是当气流下洗冲刷在主翼上表面时，却可以增加主翼上表面流速、吹除低能量附面层并且推迟了主翼失速，反而改善了主翼升力特性。因而在工程应用时，不能死板的断然鸭翼对于主翼的干扰是好是坏，要通过控制律的优化进行不同控制模态的选择。大致来说，在鸭翼干扰不利于主翼升力时，放弃或者减低鸭翼本身产生的升力，此时鸭翼作为单纯的控制翼面而存在，只进行飞机的俯仰控制；在鸭翼干扰具备有利于主翼的情况下，摸清鸭翼偏转角度与改善主翼升力的关系，控制鸭翼偏转在对于主翼干扰角度最佳的角度上。研究发现尽管对应飞机每一迎角下的鸭翼最优转角不同,但各个迎角下的鸭翼最优转角相对于来流的绝对迎角基本一致(约28°),即鸭翼的最优增升转角只决定于鸭翼自身相对于来流的绝对迎角。

对于鸭翼本身容易失速这个问题而言，自从二代机时代就变成了鸭式布局最重要的性能优势：近距离涡流耦合增升。想要进行近距离耦合增升，首先就需要主翼和鸭翼都产生涡流才行。而气流在鸭翼前缘的分离正是产生涡流的重要条件。现在鸭式布局研究的问题已经不是如何避免鸭翼气流分离或者失速，而是如何通过鸭翼的气流分离产生更强更稳定的脱体涡。从这个角度而言，鸭翼的迎角越大，气流分离越严重，就越能产生有利于整机增升的涡流。大迎角状态下迎角越大，升力特性越好，也是鸭式布局相对于常规布局一个重要的性能优势。这个优势赋予鸭式布局飞机更好的机动性和敏捷性，因为整机升力特性越好，提供的可用过载越大。

由于脱体涡非定常特性造成的鸭式布局飞机无法满足线性控制的问题，常规布局飞机在应用了脱体涡流型之后也开始存在类似的问题。当然鸭翼由于存在上扬发散的问题，非线性控制问题更严重。这个问题在第三代战斗机时代可以用电传操纵技术完全解决。以往飞机的控制系统采用驾驶杆、脚蹬，通过机械杆系，经过助力器功率放大之后，驱动舵面偏转，从而产生气动控制力矩，实现各种姿态和稳定控制。此后随着飞机飞行保险的大幅度扩大，飞机在包线内飞行时操纵性和安定性会发生较大的变化，尤其是中低空亚音速与高空超音速的特性差别相当大，甚至会在跨音速段出现“反操纵”的现象（一般状态下飞机拉杆抬头，推杆低头，“反操纵”现象出现时飞机拉杆低头，推杆抬头）。为了解决飞机高度和速度大范围变化引起的控制特性的不一致现象，机械操纵系统此后增加了力臂调节器，按照速压和飞行高度自动调节、自动改变驾驶杆到舵面的传动比。到了上世纪七十年代，飞机的性能越来越高，飞机高空高速拦射性能与格斗性能兼顾的问题非常突出，机械飞控已无法满足战斗机性能要求。计算机技术的发展和现代控制理论和余度技术的发展，为全权限电传飞控开创了条件。从此，飞控、气动、结构和发动机成为战斗机设计的四个基本要素。在电传飞控中，座舱发出的控制指令被飞控计算机接收，并且根据飞机当前状态进行控制指令解算，然后将控制指令信号发送至舵面。舵面根据飞行员还是飞控计算机的指令进行偏转，是电传飞机与常规飞控系统最大的不同。飞控计算机飞速的计算能力和对于复杂数学模型的处理能力能够根本上解决脱体涡流型带来的非线性控制问题，并且还能实现控制增稳、舵面最优组合、飞行包线和迎角自动限制、自动驾驶甚至飞控-火控-发动机一体化综合控制能力。

电传飞控还导致战斗机开始具备放宽静稳定性能力。所谓放宽静稳定性原理，就是允许放宽，甚至取消对于飞行器本身的静稳定性和动稳定性要求，而通过人工稳定技术来满足整个飞行器系统的动态稳定性指标，并使之达到预期的飞行性能要求。简而言之就是通过将飞机气动焦点置于飞机重心之前的方式，使得飞机处于非稳态。飞机安定性下降甚至处于不稳定状态很大程度上降低了舵面对于改变飞机状态所需要的力矩。而由此造成的飞机无法稳定飞行的问题，通过电传飞控实时控制舵面修正来解决。而鸭式布局飞机配平困难的问题在静不稳定飞机上迎刃而解，由于所需控制力矩缩小，主翼上的襟翼即可产生足够的低头力矩来“制衡”鸭翼带来的高抬头力矩。放宽静不稳定度技术既极大提高了飞机的敏捷性，又实现了飞机抬头力矩的增加。由于飞机的气动焦点处于重心之前，飞机升力本身就对飞机有抬头力矩。在飞机起飞或者拉过载时，不需要鸭翼抬头或者平尾压尾，只需要增加主翼弯度从而增加升力即可实现。这就是为何我们看到幻影2000战斗机起飞时，无鸭翼抬头的情况下，主翼襟翼并不上翘压尾而是下偏增升，飞机自然而然就会抬头的原因。应该说数字电传和放宽静稳定技术是鸭式布局能够成功应用最重要的两个技术进展。目前世界上基本所有全动鸭式布局战斗机都同时应用了这两种技术。再加上人类对于近耦机理研究的深入等因素，鸭式布局在上世纪九十年代之后实现了一个“大爆发”。

“后三代”鸭式布局点评

萨博37等固定鸭式布局飞机相对于全动鸭式布局飞机来说，依然属于过渡机种，其任务特性是在兼顾二代战斗机高空高速性能特点基础上，改良飞机的升力特性。进入二十世纪九十年代，随着脱体涡流型和放宽静稳定性技术的成熟应用，以及电传飞控尤其是数字电传飞控的研制成功，全动鸭式布局飞机如同雨后春笋一般涌现出来，最终在“后三代”战斗机时代以欧洲的“台风”、瑞典的“鹰狮”、法国的“阵风”和我国的歼十战斗机的研制成功为标志，达到了鸭式布局在先进高机动性战斗机中应用的高潮。虽然对于鸭式布局质疑的声音依然存在，但是鸭式布局的发展史证明：不同的时代，同样的技术能焕发出截然不同的光彩。

与第二代战斗机单纯强调高空高速拦射性能不同，第三代战斗机在兼顾高速拦射能力进行国土防空的同时，强调要增强飞机的跨音速段机动能力和中低空格斗能力。F-14和F-15是第三代战斗机气动发展第一阶段的产物，主要设计特点为：并未应用此后三代机普遍应用的脱体涡增升机理，采用二代后期的气动和飞控技术实现三代机的作战性能。F-14通过可变后掠翼这一二代战斗机技术，具备下视下射能力的机载火控雷达以及大推力涡扇发动机的成熟搭配，跨入了三代机的性能门槛，但是付出了重量增加和结构复杂的代价。F-15采用典型的“动力足够大，门板都能飞”思路进行设计，在发动机动力充沛的情况下，直接采用增加翼面积降低翼载荷的办法提高机动性，以至于仅仅采用了机械飞控加电子控制增稳的方式就满足了性能要求。三代战斗机气动发展的第二阶段产物有幻影2000、F-16、苏-27和F/A-18A/B，主要设计特点是采用涡流发生器或者小边条的气动手段实现一定程度的脱体涡流型的应用，并且开始应用模拟电传飞控和放宽静稳定性技术。第三阶段产物分为两个阵营，一个是以F/A-18E/F和枭龙战斗机为代表的大面积边条常规布局，另外一个就是下面要详细分析的全动鸭式布局。这个阶段的战斗机气动布局更加深入的挖掘了脱体涡增升潜力，大幅度放宽了飞机的静稳定性设计并且基本全部采用了数字电传技术。下面笔者就对以色列的LAVI、瑞典的“鹰狮”、欧洲的“台风”、法国的“阵风”和中国的歼十等飞机的鸭式气动布局和飞控设计整体思路和水平进行分析。

以色列的LAVI战斗机，又称“狮”式战斗机，是以色列和美国联合出资研制的轻型战斗机，主要任务为具备较强对地攻击能力和拦射能力的多用途战斗机。为了兼顾拦射所需要的高空高速能力和对地攻击需要的敏捷性，LAVI战斗机选择了大后掠角的三角鸭翼、大后掠角的梯形下单翼、机腹固定正激波进气道和单垂尾的气动布局。应该说LAVI战斗机整体气动选择是合理的，大后掠的鸭翼和主翼进行近距离涡流耦合增升从而提高机动性和敏捷性；大后掠角的主翼波阻低、面积大有利于进行超音速拦射；选择机腹进气非常便于调整鸭翼位置。不过总体布局的合理不能掩盖关键设计上的严重缺陷，LAVI战斗机最终成为现代鸭式布局发展史上少数“牺牲品”。 LAVI战斗机鸭翼与主翼距离非常近，可以说是目前所有鸭式布局飞机中最近的。其主翼前缘甚至延伸到了鸭翼的垂直投影中，这导致LAVI的近耦格外强烈，在带来很高的升力系统的同时也带来了强烈的上仰效应并且增加了跨音速段阻力。在鸭式布局设计中，在鸭翼上仰趋势比较严重时，一般会采取主翼后缘前掠或者后移等方式加强襟翼的配平力矩。可是LAVI偏偏选择了主翼后缘后掠的设计，这样大大降低了主翼后缘襟翼的配平力臂，使之抵消鸭翼上仰趋势的能力大大减弱。遍览世界上无尾设计以及鸭式布局的飞机，绝大部分都选择了后缘前掠或者平直的三角翼，LAVI这个主翼后缘后掠的设计实在是太匪夷所思了。笔者认为当时以色列急需改善飞机的升力特性，但是又过度迷信了放宽稳定度对于降低配平力矩的作用。最奇怪的就是经验丰富的美国却态度暧昧，在以色列犯下如此重要错误的时候，并未给出否定的建议，最终放任LAVI战斗机经过八十余次试飞就宣告无法解决上仰发散的配平问题，从而最终失败。

LAVI战斗机由于气动设计上的关健失误导致飞控无法“挽回”，而“鹰狮”正好相反，通过电传控制律的反复修改弥补了气动布局先天设计缺陷。瑞典通过在萨博37对于近距离涡流耦合增升的第一次成功实践，更加坚定了使用鸭式布局的信心。这次瑞典人打算在第三代战斗机上彻底释放鸭式布局的潜力，应用全动鸭式布局。但是由于总体技术能力和经济因素的限制，“鹰狮”的空重被限制在六吨级别，相对于萨博37十吨的空重，“鹰狮”可谓是实实在在的轻型战斗机。轻，就意味着设计需要对整机重量“锱铢必较”，这就是限制“鹰狮”气动布局设计最重要的因素。较小的机身会导致机载武器挂载空间不足，“鹰狮”为了利用机身下强度最好的空间挂载机载武器，采用了能使机身更宽、空间更大的两侧进气设计，相对于机腹进气降低了机身高度，从而制约了鸭翼和主翼之间的布置灵活度。而较低的机身也导致主翼不能采用下单翼设计，因为下单翼导致主翼距离地面更近，限制了翼下武器挂载和操作空间。于是采用中单翼和两侧进气设计的“鹰狮”战斗机鸭翼和主翼之间的纵向距离较小，高度差相对于其他鸭式布局飞机更是大幅度减小。这就导致鸭翼有利干扰利用不足以及鸭翼控制律编制难度增加。让问题“雪上加霜”的是，“鹰狮”由于重量制约，主翼翼根弦长受限，主翼后缘虽然采用了带有前掠角的设计但是襟翼配平力矩依然较小。鸭翼控制问题的复杂化和主翼配平能力不高导致“鹰狮”在试飞和装备过程中事故多发，而且诱因“不约而同”地指向气动和飞控设计。“鹰狮”在试飞阶段发生了高速滑行时侧翻折断起落架事故和原型机坠毁事故，在进行了长时间控制律修改之后，1993年第一架生产型“鹰狮”在瑞典首都进行飞行表演时在众目睽睽之下失控坠毁。这些事故的原因都是飞控控制律设计不当而导致的飞行员诱导震荡，可见“鹰狮”在气动和飞控设计上问题之集中，缺陷之严重。此后在瑞典人求助之下，美国洛克希德·马丁公司参与了“鹰狮”战斗机的飞控系统修改，最终才解决了“鹰狮”的控制问题。

在全动鸭式布局战斗机设计上，以色列人失败了，瑞典人也没能完全成功，这反映出设计理念先进的中等航空强国在气动机理和控制经验积累的不足和全动鸭式布局设计“难以跨越”难度。既然采用一对鸭翼承担俯仰操纵、超音速配平和涡升力三大任务导致控制律复杂化，那么将集中的问题分解，分别处理会不会降低工程实践的难度呢？欧洲联合研制的“台风”战斗机对这个问题，给出了肯定的答案。“台风”可谓是鸭式布局战斗机中“投机取巧”的“另类”。 “台风”为了更好的调节鸭翼和主翼的相对位置，也选择了机腹进气形式。由于“台风”采用双发设计，采用机腹进气时，进气道下方较宽，因而依然具有较大的挂弹空间，这一点与“鹰狮”这种轻型战斗机相比确实是先天的优势。“台风”的鸭式布局设计是“后三代”战斗机中最为特殊的，该机翼面布置从机头到机尾纵向分别为：带有下反角的鸭翼、短直矩形小翼面充当的涡流发生器、大后掠角三角主翼以及单垂尾。“台风”的鸭翼距离主翼较远，安装在位于座舱下前方的位置，这样的设计被人称之为“远距耦合”。但是实际上这个说法是不妥当的。因为台风的鸭翼不仅后掠角较小而且带有下反角，实际上就是一种尽量不让鸭翼气流分离而产生脱体涡的设计，再加上距离主翼较远的因素，鸭翼涡与主翼涡之间的耦合效应比较微弱。实际上，“台风”战斗机上产生耦合作用的是短直矩形小翼面产生的涡流与主翼脱体涡的耦合，这个耦合效应依然是“近距”的。“台风”在明确近距耦合鸭式布局设计风险很大这一前提之后，采用这种远距离鸭翼负责操纵和配平，涡流发生器负责拉涡增升的独特设计有效的降低了气动和飞控的设计难度，并且由于鸭翼与主翼距离较远超音速阻力较小，增强了飞机的高速拦射能力。再加上“台风”主翼后缘前掠并且基本延伸到机身尾部，襟翼配平力矩充足，最终“台风”战斗机在跨音速段体现出非常优秀的截击性能，而且在盘旋中升力充裕、包线范围广。欧洲四国用自己独特的“分解困难，分别解决”的气动设计思路，成就了欧洲战斗机的响当当名号。

在鸭式布局设计上，法国人体现出了足够的创新精神。由于机腹进气道影响前起落架强度，无法满足上舰要求，“阵风”战斗机必须采用两侧进气方式。而同样两侧进气的“鹰狮”战斗机已经因为这个设计栽了跟头。为了避免重蹈“鹰狮”覆辙，“阵风”战斗机必须在采用两侧进气的同时在局促的机身高度内安排鸭翼和主翼的相对位置。“阵风”的解决方式是在前机身两侧、进气道上方延伸出安装鸭翼的整流罩，形成一种近乎于“肋下”进气的独特气动布局。采用这种设计之后，整流罩不仅能对进气有预压缩的作用，而且“阵风”的鸭翼安装高度相对于“鹰狮”有明显的提高，而且可以使用中单翼设计而不是翼下空间狭小的下单翼，成功避免了鸭翼与主翼相对位置不佳导致的不良干扰。另外，“阵风”的鸭翼面积较小，更多的作为涡流发生器存在，对于飞机的操纵和配平参与并不多。从这个角度可以将“阵风”的气动布局理解为“幻影”2000涡流发生器加三角翼主翼气动布局的进化，只不过将“幻影”2000的短直矩形翼面充当的涡流发生器换成了小面积全动鸭翼。“阵风”通过一定程度上“牺牲”鸭翼操纵和配平性能而更多利用鸭翼涡升力的方式换取了控制律编写难度的降低。在主翼设计上，“阵风”采用了与“台风”类似的大后掠三角主翼并且主翼后缘前掠增加襟翼力矩，解决了鸭翼的配平问题。

应该说“阵风”和“台风”都在采用全动鸭式气动布局的同时，在降低控制律编写难度方面做出了各自的创新。那么世界上就没有一型不“牺牲”鸭式布局性能，依赖高难度控制律完成鸭式布局飞机控制这一“壮举”的飞机么？善于啃“硬骨头”的中国人给出了令人满意的回答。LAVI失败，“鹰狮”找美国人救火，“台风”避免鸭翼产生脱体涡，“阵风”只能说是接近了“光辉的顶点”，而歼十，不回避，不依赖，将全动鸭式布局在涡升力、俯仰操纵和超音速配平的性能潜力成功挖掘出来。歼十采用了机腹进气、大后掠角鸭翼、大后掠角三角主翼和单垂尾的气动布局。正如前文所述，机腹进气为鸭翼与主翼相对位置安排提供了很大的灵活性。歼十的鸭翼与主翼距离在这几种鸭式布局飞机中处于中档位置，能够很好的兼顾超音速拦射和中低空格斗性能。歼十的主翼采用大后掠角三角翼，后缘前掠照顾襟翼的配平力矩，同时主翼有明显的气动扭转来降低涡流带来的诱导阻力。这样的设计虽然看似平平，但是确实全动鸭式布局最典型的设计。在其他国家都因为控制律编写难度将这个经典设计“变形”的时候，歼十选择了目前三代机最高的静不稳定度设计和高水平高性能飞控硬是将这匹“烈马”降服。静稳定度可以用气动焦点相对于重心前移的距离，与机翼平均气动弦长的比值来衡量，正值为静稳定设计，负值为静不稳定设计。在同样条件下，F-16的静稳定度最小为-3%的平均气动弦长，“阵风”和“台风”最小为-7%~-8%的平均气动弦长，而歼十达到了-11%平均气动弦长。如此大幅度放宽静不稳定性导致飞机敏捷性和升阻比得到很大的改善，襟翼配平能力大大增强，能够有效的抵消鸭翼带来的上仰发散，而代价是导致飞控研制难度增加。最终歼十通过对于飞控的深入调整和完善，通过对于鸭翼的精心协调与气动机理的深入摸索，圆满的解决了全动鸭式布局控制律编写的问题。笔者一位精通气动设计的朋友用“硬抗通吃”这一词语来形容成飞的设计人员在歼十控制律编写上的大胆精神和高超的智慧。根据服役的情况来看，歼十的设计无疑是非常成功的，鸭式布局在高升力特性、高敏捷性的优势基本全部被利用，而上扬发散、不利干扰和控制难度高等问题得到了圆满的解决。

在2010年以前，人们眼中的鸭式布局设计“止步”于三代机设计，鸭翼布局在新一代隐身飞机的应用还处于空白。而就在前年首飞的，我国的歼二十第四代重型隐身战斗机的首飞成功，更是标志着鸭式布局在强调隐身、超音速巡航和大迎角机动的新一代战斗机上开始应用。百年前出现，六十年蛰伏，二十年发力，鸭式布局铸就了新时代战斗机的辉煌。我国航空科研人员高智慧的设计和无畏的勇气，最终推动鸭式布局爬上世界最先进气动布局的巅峰。