我們來想一個有趣的問題: 其實沒有特殊設計的靜不穩定飛機,是無法在臨界攻角下保持穩定的。
要知道臨界攻角可是升力最大點,盤旋半徑最小點。要是沒法在這個點上保持姿態穩定,被迫選用小一截的攻角,那在單環格鬥中可是要吃大虧的。
那麽為什麽會這樣?
從靜不穩定的定義上來講,在正迎角下,俯仰控制面如果無偏轉動作,會發生姿態發散。
為了穩定姿態,需要主動更多的低頭力矩(相對於無偏轉動作來講)。俯仰控制面提供「額外低頭力矩」的能力,是靜不穩定飛機保證姿態不發散的基礎。
而一對俯仰控制面能提供的「額外低頭力矩」是有限的。因為它們能提供的升力並不是隨著攻角的增大而無限增大,而是在達到有限的臨界攻角(假設說30度)後就無法再增大了。
這裏用失速前可下偏的角度(下偏定義為使飛機低頭),直觀地指示可提供的最大額外低頭力矩。
對於常規布局來說,主翼攻角20度,那麽尾翼為了使飛機低頭需要處於更大的攻角。在尾翼達到30度臨界角前,它可以增加的偏轉角是10度。
如果主翼攻角30度,那麽尾翼在達到失速臨界攻角前可以偏轉的角度是?
是0度。已經無法產生「額外低頭力矩」了,無法保持姿態穩定。
那如何保證在達到失速臨界攻角後仍然可控呢?
開擺 的辦法是,直接造一架靜穩定飛機。利用機翼上表面在亞聲速小攻角下後緣低壓區對前緣的抽吸效應導致的前緣氣流加速,使升力中心前移,使飛機在小攻角下變成靜不穩定飛機。
復雜 的辦法是,設計復合渦系。在大攻角下自動對機身前後升力分布重新分配,使飛機在大攻角下轉變為靜穩定。
簡單 的辦法是,用鴨翼。因為30度攻角時,鴨翼在下偏到失速前的可下偏角度是60度。要是把它鴨翼拔了,它會變成靜穩定飛機,跟羽球似的會自己糾正攻角。給它鴨翼加回去,它甚至能提供比沒鴨翼還多的低頭力矩。
J-20鴨翼接近負90度的可動作角,當減速板使只是它的一項額外作用,而核心的作用還是力矩。這暴力的低頭力矩裕量,保證了無論攻角發散成什麽樣都能給你救回來---從攻角剛臨界,到眼鏡蛇。