氣動布局是指飛機(jī)的各翼面，如主翼、尾翼等是如何放置的，氣動布局主要決定飛機(jī)的機(jī)動性，與飛機(jī)外形構(gòu)造和大部件的布局與飛機(jī)的動態(tài)特性及所受到的空氣動力學(xué)密切相關(guān)。氣動布局關(guān)系到飛機(jī)的飛行特征及性能，故將飛機(jī)外部總體形態(tài)布局與位置安排稱作氣動布局。至于發(fā)動機(jī)、座艙以及武器等放在哪里的問題，則籠統(tǒng)地稱為飛機(jī)的總體布局。
分類
飛機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)不同，機(jī)動性要求也不一樣，這必然導(dǎo)致氣動布局形態(tài)各異。現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機(jī)的氣動布局有很多種，主要有常規(guī)布局、鴨式布局、無尾布局、三翼面布局和飛翼布局等。這些布局都有各自的特殊性及優(yōu)缺點(diǎn)。
常規(guī)布局
自從萊特兄弟發(fā)明第一架飛機(jī)以來，飛機(jī)設(shè)計(jì)師們通常將飛機(jī)的水平尾翼和垂直尾翼都放在機(jī)翼后面的飛機(jī)尾部。這種布局一直沿用到現(xiàn)在，也是現(xiàn)代飛機(jī)最經(jīng)常采用的氣動布局，因此稱之為“常規(guī)布局”。
20多年前，研究人員發(fā)現(xiàn)，如果在機(jī)翼前沿根部靠近機(jī)身兩側(cè)處增加一片大后掠角圓弧形的機(jī)翼面積，就可以大為改善飛機(jī)大迎角狀態(tài)的升力。這增加的部分在我國一般叫做“邊條”。新式戰(zhàn)斗機(jī)很多都采用這種布局，如俄羅斯的米格－29、蘇-27戰(zhàn)斗機(jī)、美國的F-22戰(zhàn)斗機(jī)、F-16戰(zhàn)斗機(jī)、F－18等。只要看到一型飛機(jī)采用了邊條的設(shè)計(jì)，就可推測到這型飛機(jī)是強(qiáng)調(diào)近距離格斗性能，適合大迎角、大過載機(jī)動飛行的。
美國的飛機(jī)一直鐘情于常規(guī)布局。雖然美國通過X－31試驗(yàn)機(jī)已經(jīng)獲得了鴨式布局設(shè)計(jì)的要領(lǐng)，但在新一代戰(zhàn)斗機(jī)F－22亮相時，大家看到的仍然是常規(guī)布局。
鴨式布局
鴨式布局，是一種十分適合于超音速空戰(zhàn)的氣動布局。早在第二次世界大戰(zhàn)前，蘇聯(lián)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果將水平尾翼移到主翼之前的機(jī)頭兩側(cè)，就可以用較小的翼面來達(dá)到同樣的操縱效能，而且前翼和機(jī)翼可以同時產(chǎn)生升力，而不像水平尾翼那樣，平衡俯仰力矩多數(shù)情況下會產(chǎn)生負(fù)升力。在大迎角狀態(tài)下，鴨翼只需要減少產(chǎn)生升力即可產(chǎn)生低頭力矩（稱為卸載控制面），從而有效保證大迎角下抑制過度抬頭的可控性。早期的鴨式布局飛起來像一只鴨子，“鴨式布局”由此得名。
采用鴨式布局的飛機(jī)的前翼稱為“鴨翼”。戰(zhàn)機(jī)的鴨翼有兩種，一種是不能操縱的，其功能是當(dāng)飛機(jī)處在大迎角狀態(tài)時加強(qiáng)機(jī)翼的前緣渦流，改善飛機(jī)大迎角狀態(tài)的性能，也利于飛機(jī)的短距起降。真正有可操縱鴨翼的戰(zhàn)機(jī)目前有歐洲的EF－2000（臺風(fēng)）、法國的陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)、瑞典的JAS-39戰(zhàn)斗機(jī)等，還有如今我國最先進(jìn)的三代殲擊機(jī)殲-10戰(zhàn)斗機(jī)，以及我國最新研制的殲-20。這些飛機(jī)的鴨翼除了用以產(chǎn)生渦流外，還用于改善跨音速過程中安定性驟降的問題，同時也可減少配平阻力、有利于超音速空戰(zhàn)。在降落時，鴨翼還可偏轉(zhuǎn)一個很大的負(fù)角，起減速板的作用。
但是鴨式布局一定程度上會犧牲隱身性能，因此美國追求的極致隱身就讓美國放棄了加強(qiáng)機(jī)動格斗性能優(yōu)異的鴨式布局，所以我們看到美國的新一代戰(zhàn)機(jī)F-22戰(zhàn)斗機(jī)與F-35戰(zhàn)斗機(jī)都沒有使用鴨式布局。俄羅斯的最新一代蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)也沒使用鴨式布局，而唯有中國在4代戰(zhàn)機(jī)上大膽嘗試，孰優(yōu)孰劣，還要通過實(shí)戰(zhàn)考驗(yàn)。
無尾布局
無平尾、無垂尾和飛翼布局也可以統(tǒng)稱為無尾布局。對于無平尾布局，其基本優(yōu)點(diǎn)為超音速阻力小和飛機(jī)重量較輕，但其起降性能及其它一些性能不佳，總之以常規(guī)觀點(diǎn)而言，無尾布局不能算是一種理想的選擇。然而，隨著隱身成為現(xiàn)代軍用飛機(jī)的主要要求之一以及新一代戰(zhàn)斗機(jī)對超音速巡航能力的要求，使得無尾——特別是無垂尾形式的戰(zhàn)斗機(jī)方案越來越受到更多的重視。
對于一架戰(zhàn)斗機(jī)而言，實(shí)現(xiàn)無尾布局將帶來諸多優(yōu)點(diǎn)。首先是飛機(jī)重量顯著減少；其次，因?yàn)槿∠膊渴谷珯C(jī)質(zhì)量更趨合理地沿機(jī)翼翼展分布，從而可以減小機(jī)翼彎曲載荷，使結(jié)構(gòu)重量進(jìn)一步減輕；另外，尾翼的取消可以明顯減小飛機(jī)的氣動阻力，同常規(guī)布局相比，其型阻可減小60%以上；不言而喻，取消尾翼之后將使飛機(jī)的目標(biāo)特征尺寸大為減小，隱身性能得到極大提高；最后尾翼的取消同時減少了操縱面、作動器和液壓系統(tǒng)，從而也改善了維修性和具有了更低的全壽命周期成本。
在有垂尾的常規(guī)飛機(jī)上，垂尾的作用是提供偏航/滾轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，尤其是偏航穩(wěn)定性，此外垂尾的方向舵還參與飛機(jī)的偏航控制。取消垂尾之后，飛機(jī)將變?yōu)楹较蜢o不穩(wěn)定，同時喪失偏航控制能力。采用放寬靜穩(wěn)技術(shù)之后，無垂尾飛機(jī)可以是航向靜不穩(wěn)的，但不能是不可控的。針對這一問題可以采用推力矢量技術(shù)加以解決。推力矢量技術(shù)作為新一代戰(zhàn)斗機(jī)高機(jī)動性的主要動力目前已經(jīng)得到了較為完善的發(fā)展，大量實(shí)驗(yàn)都證明，在無垂尾的情況下，推力矢量具有足夠有效的操縱功能。
注意問題
一個不容忽視的問題是，推力矢量系統(tǒng)發(fā)生故障或者在作戰(zhàn)中受傷后飛機(jī)如何操縱。在最低的要求下，推力矢量系統(tǒng)失效后飛機(jī)至少還應(yīng)具有安全返航的能力，因此無垂尾飛機(jī)的平飛、不太劇烈的轉(zhuǎn)彎機(jī)動以及著陸所需的偏航控制能力應(yīng)該能夠由氣動力控制來滿足。作為無尾飛機(jī)的余度保險操縱方式之一的是與傳統(tǒng)機(jī)翼設(shè)計(jì)方法完全不同的所謂“主動氣動彈性機(jī)翼”（AAW）。在傳統(tǒng)機(jī)翼設(shè)計(jì)中，一般都要保證剛度以使機(jī)翼變形最小，而AAW利用機(jī)翼的柔度作為一種對飛機(jī)進(jìn)行操縱的方式，它通過使整個機(jī)翼發(fā)生一定的變形而得到操縱飛機(jī)所需的氣動力。同常規(guī)舵面相比，AAW具有效率高而翼面變形小的特點(diǎn)。除了AAW技術(shù)之外，還有其它一些非傳統(tǒng)的氣動操縱方式也可以做為推力矢量系統(tǒng)的余度保險和補(bǔ)充。它們包括開裂式副翼、機(jī)翼擾流板、全動翼梢、差動前翼、非對稱機(jī)頭邊條、擾流片-開縫-折流板（SSD）、前緣襟翼等等。
控制律
無論是采用AAW還是采用氣動操縱面的方式，無尾飛機(jī)都需要有全新的飛行控制律。無尾飛機(jī)在縱向和航向都將是極不穩(wěn)定的，這就要求飛機(jī)上的各類操縱裝置共同協(xié)作產(chǎn)生所需的各種力和力矩，各操縱裝置還將存在各種線性或非線性的相互干擾，使得控制律變得相當(dāng)復(fù)雜。此外在部分操縱裝置失效的情況下，剩下的操縱裝置需要實(shí)時重新構(gòu)型，并且需要實(shí)時地采用新的控制律，即所謂“重構(gòu)系統(tǒng)”。這些都是無尾飛機(jī)設(shè)計(jì)中需要加以解決的問題。
三翼面
在常規(guī)布局的飛機(jī)主翼前機(jī)身兩側(cè)增加一對鴨翼的布局稱為“三翼面布局”。三翼面布局形式可以說最早出現(xiàn)在六十年代初，米高揚(yáng)設(shè)計(jì)局由米格-21戰(zhàn)斗機(jī)改型而得的Е-6Т3和Е-8試驗(yàn)機(jī)。三翼面的采用使得飛機(jī)機(jī)動性得到提高，而且宜于實(shí)現(xiàn)直接力控制達(dá)到對飛行軌跡的精確控制，同時使飛機(jī)在載荷分配上也更趨合理。俄羅斯的蘇-34戰(zhàn)斗轟炸機(jī)、蘇-37戰(zhàn)斗機(jī)和蘇-47都采用這種布局。美國在F－18上也試過這種布局，但沒有發(fā)展為生產(chǎn)型號。
三翼面布局的前翼所起的作用與鴨式布局的前翼相同，使飛機(jī)跨音速和超音速飛行時的機(jī)動性較好。但目前這種布局的飛機(jī)大多是用常規(guī)布局的飛機(jī)改裝成的。三翼面布局的缺點(diǎn)是增加了鴨翼，阻力和重量自然也會增大，電傳操縱系統(tǒng)也會復(fù)雜一些。不過這種布局對改進(jìn)常規(guī)布局戰(zhàn)機(jī)的機(jī)動性會有較好的效果。
飛翼布局
早在第二次世界大戰(zhàn)期間，美國和德國就開始研究這種布局的飛機(jī)。現(xiàn)代采用飛翼布局之一的飛機(jī)，就是大名鼎鼎的美國B－2隱型轟炸機(jī)。由于飛翼布局沒有水平尾翼，連垂直尾翼都沒有，只是像一片飄在天空中的樹葉，所以其雷達(dá)反射波很弱，據(jù)說B－2在雷達(dá)上的反射面積只有同類大小飛機(jī)的百分之一。
過去，飛機(jī)沒有電傳操縱系統(tǒng)，也沒有計(jì)算機(jī)幫助飛機(jī)員操縱飛機(jī)，因此，飛翼式飛機(jī)的飛行控制問題一直難以解決。現(xiàn)代化的B－2采用一套新式的副翼系統(tǒng)來進(jìn)行方向操縱。這種副翼由上下兩片合成，兩片副翼可以分別向上或向下偏轉(zhuǎn)，也可以兩片合起來同時向上或向下偏轉(zhuǎn)。當(dāng)飛機(jī)需要轉(zhuǎn)向時，一側(cè)的副翼就張開，增加這一側(cè)機(jī)翼的阻力，飛機(jī)就得到了偏轉(zhuǎn)的力；如果飛機(jī)兩側(cè)副面張開相等角度，兩側(cè)機(jī)翼都增加阻力，就起到減速板的作用；如果副翼面上下兩片結(jié)合起來一齊偏轉(zhuǎn)，機(jī)翼一側(cè)的副翼向上，另一側(cè)的副翼向下，則起副翼作用，使飛機(jī)傾斜；如果左右兩側(cè)的副翼同時向上或向下偏轉(zhuǎn)，則這對副翼就能發(fā)揮升降舵的作用。這種多功能舵面主要用來保持或改變飛機(jī)的航向，所以稱為“阻力方向舵”。類似B-2轟炸機(jī)這樣的飛翼布局，其空氣氣動力效率高、升阻比大、隱身性能好，但機(jī)動性差、操縱效能低，所以這種局面目前只適用于轟炸機(jī)。
變后掠翼
變后掠布局較好的兼顧了飛機(jī)分別在高速和低速狀態(tài)下對氣動外形的要求，在六七十年代曾得到廣泛應(yīng)用，但由于變后掠結(jié)構(gòu)所帶來的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、結(jié)構(gòu)重量的激增，再加上其它一些更為簡單有效的協(xié)調(diào)飛機(jī)高低速之間矛盾的措施的使用，在新發(fā)展的飛機(jī)中實(shí)際上已經(jīng)很少有采用這種布局形式的例子了。
導(dǎo)彈氣動
所謂導(dǎo)彈的氣動布局，是指導(dǎo)彈各主要部件的氣動外形及相對位置的設(shè)計(jì)和安排。也就是彈身外露部件（彈翼和舵面等）的型式以及沿彈身周向和軸向的布置。
彈翼沿彈身徑
1、平面型。從飛機(jī)發(fā)展而來。航向機(jī)動需要靠傾斜才能產(chǎn)生，響應(yīng)慢，通常用于遠(yuǎn)距離飛行飛航導(dǎo)彈，例如戰(zhàn)斧。
2、十字型與X型。特點(diǎn)是各個方向都能產(chǎn)生最大機(jī)動過載，且在任何方向產(chǎn)生升力都具有快速響應(yīng)特性。但翼面多，阻力大，升阻特性不好。許多防空導(dǎo)彈都用這種布局，我國的PL系列空空導(dǎo)彈用的也都是這種布局。
3、背駝型。這種布置是為了安裝外掛發(fā)動機(jī)。英國的警犬防空導(dǎo)彈采用這種形式。
4、環(huán)形翼。主要是為了克服鴨翼布局（見下文）的反滾動力矩，但是縱向性能差，阻力大。
5、改進(jìn)環(huán)形翼。具有環(huán)形翼的優(yōu)點(diǎn)，又可以克服它的缺點(diǎn)。
彈翼沿彈身縱
1、正常式。彈翼在彈身中段，舵面處于彈身尾端。且兩組翼面通常為X-X型布局。在這種布局的基礎(chǔ)上減小展弦比，增大后掠角，就出現(xiàn)了條形翼。
采用正常式布局的導(dǎo)彈很多，例如我國的鷹擊-8反艦導(dǎo)彈系列，俄羅斯的“無風(fēng)”則是條形翼。
這種布局響應(yīng)慢，但是由于舵面靠后，離質(zhì)心遠(yuǎn)，舵面可以做的比較小，另外氣動特性線性度較高。
2、無翼式。這種布局通常應(yīng)用于高速防空導(dǎo)彈。導(dǎo)彈一般具有細(xì)長彈身和X型舵面。俄羅斯的C300系列導(dǎo)彈和美國的“MIM-104防空導(dǎo)彈“防空導(dǎo)彈，采用了這種布局。
3、鴨式布局。和正常式相反，小舵面位于彈身前部，大彈翼位于彈身后部。
這種布局的優(yōu)點(diǎn)有升阻比大，響應(yīng)快，舵面效率高等。主要缺點(diǎn)是鴨式舵面很難作滾轉(zhuǎn)控制。這主要是因?yàn)轼喪蕉娈a(chǎn)生的渦在尾翼上誘導(dǎo)出的誘導(dǎo)滾動力矩的影響。解決的辦法有采用環(huán)形尾翼、自由旋轉(zhuǎn)尾翼等。
一般空空導(dǎo)彈采用鴨式布局較多，例如“響尾蛇”系列。
4、旋轉(zhuǎn)彈翼布局。是鴨式布局的變形。彈翼位于導(dǎo)彈中部，但可以偏轉(zhuǎn)，起到控制舵面作用，而尾翼固定，起穩(wěn)定作用。對于正常式或者鴨式布局，都是通過偏轉(zhuǎn)舵面，使彈體繞質(zhì)心旋轉(zhuǎn)，從而改變攻角產(chǎn)生升力。而旋轉(zhuǎn)彈翼布局主要依靠彈翼偏轉(zhuǎn)直接產(chǎn)生需要的升力。意大利的“斯帕達(dá)”防空導(dǎo)彈采用這種氣動布局。
5、無尾式布局。顧名思義，就是沒有尾翼，其實(shí)是將尾翼安裝在彈翼后部，兩者連為一體。美國的臺軍霍克防空導(dǎo)彈用的就是這種布局。
前景
氣動布局：讓戰(zhàn)機(jī)個性鮮明
我們見到的飛機(jī)樣子五花八門，這是由飛機(jī)的氣動布局決定的，氣動布局是指機(jī)翼、尾翼以及機(jī)身等如何布置，即飛機(jī)的氣動外形。氣動布局不同，戰(zhàn)斗機(jī)的性能和飛行品質(zhì)也就不同。
20世紀(jì)70年代以后，美國的F—16，俄羅斯的米格—29、蘇—27等都采用常規(guī)布局，這種飛機(jī)具有很強(qiáng)的近距格斗能力。常規(guī)布局是將水平尾翼和垂直尾翼都放在機(jī)翼后面以縮短機(jī)身長度的布局形式。常規(guī)布局有三角機(jī)翼、后掠翼、上單翼、下單翼等不同變化。另外，目前處于研制中的美國F—22和F/A—18/E/F都采用這種布局。
法國的幻影—2000以及美國的F—102、F—106卻是另外一番景致，它們沒有水平尾翼，僅有垂直尾翼，這種布局稱為無尾布局。采用無尾布局的飛機(jī)通常改用副翼來代替平尾，當(dāng)左右機(jī)翼的副翼同時向上或向下偏轉(zhuǎn)時，它起平尾的作用；左右副翼偏轉(zhuǎn)角度不同時起副翼的作用，使飛機(jī)傾斜或保持橫側(cè)平衡。飛機(jī)沒有水平尾翼可減少飛行中的阻力及重量，使飛機(jī)容易加速到超音速狀態(tài)。
美國萊特兄弟發(fā)明的第一架飛機(jī)，外形像一只鴨子，后來這就叫“鴨式布局”。鴨式布局指在機(jī)翼前方機(jī)身上裝有水平小翼面而沒有水平尾翼的飛機(jī)，這有利于飛機(jī)進(jìn)行超音速空戰(zhàn)。
近年來，鴨式布局又重新受到重視。當(dāng)前，有代表性的戰(zhàn)斗機(jī)有法國的陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)、歐洲的“臺風(fēng)”和瑞典的JAS—39“鷹獅”等，這些飛機(jī)的鴨翼主要用來改善飛機(jī)的敏捷性。
大家對美國B-2轟炸機(jī)都很熟悉，它的樣子非常獨(dú)特，沒有尾翼和明顯粗大機(jī)身，飛行起來像片樹葉一樣，這種布局形式稱為飛翼布局。采用這種布局后，B－2可以飛很高，并且反射的雷達(dá)波弱，隱形效果好，最適合用作戰(zhàn)略轟炸機(jī)。這種布局也導(dǎo)致B－2操縱性差，機(jī)動性不好。
當(dāng)蘇—37在藍(lán)天中任意翻滾騰挪時，我們?yōu)槠鋬?yōu)越的機(jī)動性所折服，細(xì)心的人們會發(fā)現(xiàn)，蘇—37機(jī)翼前面增加了一對小鴨翼，這就是三翼面布局。蘇—37靈活敏捷的身手正是這種巧奪天工的設(shè)計(jì)賦予的。
小鴨翼作用與鴨式布局相似，可使飛機(jī)的跨音速、超音速飛行機(jī)動性大為提高。可這也增加了飛機(jī)的復(fù)雜性，由于多了一對活動翼面，隱形性能也由此變差。目前，采用這種布局形式的還有俄羅斯蘇—35、S—37等。
參考資料 >