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[原创]浅谈气动外形的优劣和飞机设计 [2008-1-21 2:27:08]
一直来都想写点空军的帖子，但没有好的题目，刚刚看了关于发动机的几个帖子，就想着顺带写点关于空气动力学和气动外形的内容，来做个科普，同时做好挨砖的准备，呵呵。
气动外形其实就是指如何根据空气动力学等原理来设计的飞机外形。自从飞机问世后，所有的设计师都在梦想着设计出打遍天下无敌手的好飞机，更高的机动性、更远的航程、更大的载弹量，所有的所有都是被不断追逐着，也是不断被刷新着，不断有新的技术、材料、工艺被引进到航空工业中来，所以说航空工业是一个国家的综合实力体现是一点都不为过的。
气动外形设计作为飞机设计中最最关键也是最直观的部分，在整个设计中是最受重视的，但是，设计不等于简单的模仿、堆砌先进技术，作为作战飞机，检验设计成功与否的关键是能否很好的完成设计要求。因此，首先要说明的就是气动外形设计的出发点是飞机的设计要求，同样的技术在不同的要求环境下可能有大相径庭的效果，这是我们后面要谈到的，也就是说，没有绝对好的气动外形，只有最适合的。
当然了，有一位设计师曾经说过，“好飞机都是好看的飞机。”这句话稍稍有点偏颇，但也不无道理，道法天成，有些东西是通的。呵呵！
最早的飞机，尤其是一战时期的战斗机以及更早一些的飞机，非常喜欢适用多翼面的结构，从而在尽可能小的体积上获得更大的升力翼面和可操作翼面，这和当时飞机发动机功率小有很大的关系。当时的飞机关键是要在低速的环境下获得足够的升力和足够的可操作性，因此多翼面的优势就非常明显。一战时期的德国“福克IV”三翼机就以其灵活的机动性成就了“红色男爵”，使协约国的飞行员望风而逃。但是多翼面带来的问题也很明显，就是结构重量大，对飞行员的视野影响大，高速性能不佳。
随着上世纪30年代航空工业进入了黄金时代，发动机的发展获得了突破，气冷、液冷、星型、涡轮增压等技术的不断成熟和完善使得设计师比较容易的就获得了足够的动力。因此气动外形的变化而随之到来。首先就是单翼面的全面出现。由于高速时多翼面带来的阻力更大，同时对其结构强度的要求也越高，对发动机动力的损失远远大于其贡献。同时，由于速度的增加，使得单翼面的升力能够满足飞行的需要，同时单翼面的控制效率也可以保障飞机的机动性了。
单翼面的全面兴起在上世纪30年代中后期，随着二战的爆发，在苏联、美国等几个国家中最后少量的双翼面战斗机在经历了很短一段时间后就彻底推出了一线，不是被击落就是被淘汰。剩下的就是作为联络、运输、通信等支援任务时才能看见双翼机的身影。
单翼面时，如果机翼面积较小，在同等重量的情况下，翼载（质量/机翼面积）就会较高，但阻力相对较小，那么在发动机功率一定的情况下，飞机的速度就较高。但是由于高速造成的翼面横向力矩相对较小，横向可操纵性要弱一点，体现出来的就是盘旋性能较差；反之，如果翼载较低，那么其阻力相对较大，而盘旋性能就要好一点。前一种飞机适合高速俯冲攻击后摆脱，而后一种飞机则更适合于“狗咬狗”的缠斗。代表例子的就是BF109对喷火、P40对零式。
随着发动机性能的不断提升，平直翼前部将出现空气堆积，造成大量的阻力，为了解决这个问题，将空气及时的送过去，就有了后掠翼。当然，在低速飞机上平直翼还是用了很长一段时间的，甚至在早期的喷气式飞机中还有大量平直翼的设计，不过当时的喷气式发动机还不能提供高速飞行所需要的动力。
德国的ar234，世界上第一种喷气式轰炸机，飞出过920KM的时速。
二战时还有一种气动外形就是W翼，又叫海鸥翼，代表是德国的斯图卡和美国的F4U。这种翼型的特点就是在高速气流环境下，空气在机翼中部以下将产生“压缩效应”，带来更大的升力。同时由于弯曲的设计，同样翼展下飞机的可操作面更大。斯图卡俯冲时能够达到500～600KM左右的时速，拉起来的时候可不是件容易的时期。
随着对战斗机速度要求的不断增加，以及航空动力的发展，设计师发现在高速时，后掠翼的后掠角度不断增大，对翼根强度的要求不断增加，大到快无法满足了，尤其是高G机动的时候，搞不好就来个空中解体，于是就直接把后掠翼的后缘与机身相接并向后延伸，形成了三角翼。
小三角翼的来到使得战斗机轻松达到了M2（MiG21和F104），但是二代机的特点很鲜明，就是为了降低阻力，机翼要做的薄，可是那样的话机翼内部就无法设计整体油箱或者说油箱很小，因此造成了“腿短”的特点。同时，由于翼展小，可操控性要弱，水平和横滚性能就差了。针对小三角翼的特点，在三代机中出现了大三角翼的设计，法国的幻影2000就是代表，大三角翼容积大了，装油多；而且机翼面积大，翼载小了，翼展大了，水平和横滚性能都好了。但是问题又来了，上帝总是公平的，由于大三角翼无尾翼配平，所以纵向稳定性不好，垂直性能、高仰角稳定性等指标都不是很好。
为了获得高速和低速环境下统一的机动性能，变后掠翼出现了。变后掠翼可以改变后掠角度来适用不同速度下的气动要求，因此理论上可以为飞机提供全空域、全空速范围内最优的操纵性。可是，呵呵，上帝还是公平的。你要获得高速和低速下的统一没问题，但你要付出代价，那就是变后掠翼的结构，这部分结构是不会为飞机性能带来任何直接好处的，反而直接影响飞机的整体设计、航程、加速性等等；同时，在高速环境下进行变后掠角的动作将会引起飞机操作特性的改变，尤其在机动动作时，这将很容易发生飞行事故。解决前面问题的方法是，把飞机做的大一点，比如美国的F14、F111、B1、苏24、M22，加上足够的动力那就差不多（当然你对高速截击不能抱太大的希望，大马拉小车这种事情不多见的）。对后面问题的解决方法有两个，苏式的和美式的。苏式的就是固定三个后掠角，要求飞行员在飞行时只能在平飞的时候进行调整；美式的就是编一套复杂的飞控软件，装上电脑后那就是电脑的事情了。前一个方法成本低，效果也差一点；后一个方法成本高，但是效果好一点，怎么办就看设计师如何考虑和军方的需要了。做好了能有很好的效果，就拿F14和F15比吧，虽然F14在推重比、翼载荷上面比F15落后一大截，但是其诱导阻力要比F15小很多，估计就一般左右，而格斗时主要就看推重比和诱导阻力，所以在低速格斗是，大大的F14还比F15有优势，这点美国海军自己也承认，要不然F14就不会在海军服役那么久了。其实F15设计时也考虑过变后掠翼，不过被“战机黑手党”给否了，呵呵，不然还真不好说。
后来设计师发现，在机身两侧装上边条会有增升增稳的效果，同时，边条翼能够更好的实现翼身融合。在飞行中，机翼和机身都产生一定的阻力，如果采用传统的机翼和机身的连接方式，产生的阻力大于机翼和机身单独产生的阻力之和，多出来的一部分阻力称为干扰阻力，这是由于流经机翼和机身的气流互相干扰产生的。合适地连接机翼和机身可以尽量消除干扰阻力的影响，在一定条件下甚至可以改善流场，使得总阻力小于机翼和机身单独产生的阻力之和。
边条翼不仅使得翼身融合设计更加容易，而且也更容易满足面积律的要求。但重要的是边条翼可以产生涡升力，加上翼身融合设计中机身也可产生部分升力，这等于大大降低了飞机的翼载荷。在某些飞行条件下，F-16的实际等效“翼载荷”相当于1.9千帕。这个数字大大低于按通常方法计算的3.1千帕，已接近二战时期战斗机的水平了。
战机黑手党的杰作－F16
同时，关于进气道也出现了新的选择，首先是3种进气道——正激波、固定斜激波和可调斜激波进气道。其中正激波进气道最简单，而且在典型的空优作战中能够满足需求。固定斜激波进气道在满足大推力涡扇发动机时其截获面积太大，会带来更大的重量和阻力。而可调斜激波进气道在>M1.6时比正激波有优势，但在低速时并不合用。
在进气道的布置上，机腹进气方式和机身两侧进气、翼下进气的对比研究中发现，机腹进气的总压恢复和湍流影响均优于两侧进气和翼下进气，而且随着迎角和侧滑角的增大优势越来越明显。也就是说飞机大迎角飞行时机腹进气道的效率最高，机腹进气的另一个好处是当地的附面层较薄，这一点在大迎角下尤其明显，这点从苏27/MIG29的大迎角能力上应该可以发现。DSI进气道取消了机身和进气道侧板的缝隙，减小了阻力，优化了进气道的气流，更重要的是可以遮蔽发动机叶片，从而降低了雷达反射面积，对隐身很有好处。
枭龙06号机和DSI进气道
F16的进气道
在单发和双发的选择上，“战机黑手党”认为单发战斗机的SEP值将优于总推力相同的双发战斗机，这主要是由于单发战斗机的后机身流场相对来说更简洁、阻力更小的缘故，这也是F16成功的一个因素。事实上，飞机的后机身流场十分复杂，有时产生的阻力甚至占总阻力的40％。而且，单发飞机的横向稳定性是个问题，垂直翼面就不得不加大，但是在高仰角的时候会对垂直尾翼产生遮挡，那样就只能加大腹翼，或者就采取双腹翼的方式解决，就像F16一样。
双发＋双垂尾要好一点，稳定性好的很，但由于太稳定了，反而在进入机动和改出的时候就困难点，机动性理论上来将要差一点，不过你可以通过发动机来解决，就像F15。F15在设计是参考了能量空战理论，但真正成功的还是要靠那两台大发动机，而“战机黑手党”精心创制的F16就用一台发动机实现了比F15更好的机动性和航程，以及差不多的武器携带能力。
在这里插一脚说说老毛子的飞机，应该说老毛子在空气动力学上的积累很厚，一二代机表现一般的原因除了设计思想还有就是发动机差一点。到了三代机，有了AL31和RD33，老毛子积累的水平就出来了，宽距双发、大边条、双垂尾、翼身融合等先进的气动结构加上电传控制系统，苏27和MiG29拿出了让世人惊叹的机动性，简直比战机黑手党还“黑手党”！
随着对机动性要求的不断增加，多翼面又重出江湖，不过这次是以鸭翼的形式出现的，由于鸭翼（当然是全动的）能够压缩并调节主翼的气流，效率大大高于调节主翼尾流的水平尾翼，因此鸭翼能够使战机获得更高的可操作性以及高仰角的稳定性。而且由于鸭翼的增升作用，鸭翼飞机的短距起降能力相对较好。当然在早期的二代机中也有用鸭翼的，不过是固定的，如法国的幻影III/V，这些鸭翼由于是固定的，因此在效果上就不是很好，只能解决一部分问题，但优势在于成本低，对飞机的气动影响小。鸭翼也不是没有缺点，那就是鸭翼对飞机整个气动外形的影响非常大，往往需要大量的风洞测试和外形修正，而且在隐身上来说鸭翼没有一点好处。鸭翼的代表大家也很清楚，EF2000、歼10、阵风、JAS39都是代表，应该说是三代机或三代半中很常见的一个外形。
再说现在流行的外斜尾翼，也就是Y型尾翼，当然了这些肯定是双翼，好处前面都说过了。Y型尾翼最大的优点就是降低可探测性，但是在气动外形上就有点不利索了，由于尾翼在气流中是依靠其斜面来操作的，因此操作效率不如垂直的高，要保障纵向操纵性就比较难。所以要解决这个问题又只能靠电脑，用飞控来解决，靠手是不行的。不过现在飞控都是4余度以上，安全性还是有保障，所以现在Y型尾翼似乎成了潮流。
唯一的四代机 F22
F117尾翼的特写
和Y型尾翼类似的还有飞翼，代表就是B2。其实飞翼别看隐身能力强，但其最强的还是他的飞控，因为没有飞控的话，飞翼根本不能飞。你想要用水平尾翼来实现垂直尾翼的功能，还要在复杂的气流环境下，没点本事搞不定的。当然了，飞翼的机动性也不会好到哪里去，B2依靠的就是隐身能力。
应该说气动外形和战机设计的内容很多，涉及的学科也很复杂，未来发展的方向就是高速、隐身以及高机动性的结合，F22已经给了个范例了，其他国家如何来实现就要看各国的实力了。对于气动外形的研究、空气动力学的探索、飞控软件的发展等都还有很大的发展空间，但最关键的还是结合飞机的作战目的和要求来进行设计。
未来的战斗机能发展成什么样子，我们拭目以待。
气动外形其实就是指如何根据空气动力学等原理来设计的飞机外形。自从飞机问世后，所有的设计师都在梦想着设计出打遍天下无敌手的好飞机，更高的机动性、更远的航程、更大的载弹量，所有的所有都是被不断追逐着，也是不断被刷新着，不断有新的技术、材料、工艺被引进到航空工业中来，所以说航空工业是一个国家的综合实力体现是一点都不为过的。
气动外形设计作为飞机设计中最最关键也是最直观的部分，在整个设计中是最受重视的，但是，设计不等于简单的模仿、堆砌先进技术，作为作战飞机，检验设计成功与否的关键是能否很好的完成设计要求。因此，首先要说明的就是气动外形设计的出发点是飞机的设计要求，同样的技术在不同的要求环境下可能有大相径庭的效果，这是我们后面要谈到的，也就是说，没有绝对好的气动外形，只有最适合的。
当然了，有一位设计师曾经说过，“好飞机都是好看的飞机。”这句话稍稍有点偏颇，但也不无道理，道法天成，有些东西是通的。呵呵！
最早的飞机，尤其是一战时期的战斗机以及更早一些的飞机，非常喜欢适用多翼面的结构，从而在尽可能小的体积上获得更大的升力翼面和可操作翼面，这和当时飞机发动机功率小有很大的关系。当时的飞机关键是要在低速的环境下获得足够的升力和足够的可操作性，因此多翼面的优势就非常明显。一战时期的德国“福克IV”三翼机就以其灵活的机动性成就了“红色男爵”，使协约国的飞行员望风而逃。但是多翼面带来的问题也很明显，就是结构重量大，对飞行员的视野影响大，高速性能不佳。
随着上世纪30年代航空工业进入了黄金时代，发动机的发展获得了突破，气冷、液冷、星型、涡轮增压等技术的不断成熟和完善使得设计师比较容易的就获得了足够的动力。因此气动外形的变化而随之到来。首先就是单翼面的全面出现。由于高速时多翼面带来的阻力更大，同时对其结构强度的要求也越高，对发动机动力的损失远远大于其贡献。同时，由于速度的增加，使得单翼面的升力能够满足飞行的需要，同时单翼面的控制效率也可以保障飞机的机动性了。
单翼面的全面兴起在上世纪30年代中后期，随着二战的爆发，在苏联、美国等几个国家中最后少量的双翼面战斗机在经历了很短一段时间后就彻底推出了一线，不是被击落就是被淘汰。剩下的就是作为联络、运输、通信等支援任务时才能看见双翼机的身影。
单翼面时，如果机翼面积较小，在同等重量的情况下，翼载（质量/机翼面积）就会较高，但阻力相对较小，那么在发动机功率一定的情况下，飞机的速度就较高。但是由于高速造成的翼面横向力矩相对较小，横向可操纵性要弱一点，体现出来的就是盘旋性能较差；反之，如果翼载较低，那么其阻力相对较大，而盘旋性能就要好一点。前一种飞机适合高速俯冲攻击后摆脱，而后一种飞机则更适合于“狗咬狗”的缠斗。代表例子的就是BF109对喷火、P40对零式。
随着发动机性能的不断提升，平直翼前部将出现空气堆积，造成大量的阻力，为了解决这个问题，将空气及时的送过去，就有了后掠翼。当然，在低速飞机上平直翼还是用了很长一段时间的，甚至在早期的喷气式飞机中还有大量平直翼的设计，不过当时的喷气式发动机还不能提供高速飞行所需要的动力。
德国的ar234，世界上第一种喷气式轰炸机，飞出过920KM的时速。
二战时还有一种气动外形就是W翼，又叫海鸥翼，代表是德国的斯图卡和美国的F4U。这种翼型的特点就是在高速气流环境下，空气在机翼中部以下将产生“压缩效应”，带来更大的升力。同时由于弯曲的设计，同样翼展下飞机的可操作面更大。斯图卡俯冲时能够达到500～600KM左右的时速，拉起来的时候可不是件容易的时期。
随着对战斗机速度要求的不断增加，以及航空动力的发展，设计师发现在高速时，后掠翼的后掠角度不断增大，对翼根强度的要求不断增加，大到快无法满足了，尤其是高G机动的时候，搞不好就来个空中解体，于是就直接把后掠翼的后缘与机身相接并向后延伸，形成了三角翼。
小三角翼的来到使得战斗机轻松达到了M2（MiG21和F104），但是二代机的特点很鲜明，就是为了降低阻力，机翼要做的薄，可是那样的话机翼内部就无法设计整体油箱或者说油箱很小，因此造成了“腿短”的特点。同时，由于翼展小，可操控性要弱，水平和横滚性能就差了。针对小三角翼的特点，在三代机中出现了大三角翼的设计，法国的幻影2000就是代表，大三角翼容积大了，装油多；而且机翼面积大，翼载小了，翼展大了，水平和横滚性能都好了。但是问题又来了，上帝总是公平的，由于大三角翼无尾翼配平，所以纵向稳定性不好，垂直性能、高仰角稳定性等指标都不是很好。
为了获得高速和低速环境下统一的机动性能，变后掠翼出现了。变后掠翼可以改变后掠角度来适用不同速度下的气动要求，因此理论上可以为飞机提供全空域、全空速范围内最优的操纵性。可是，呵呵，上帝还是公平的。你要获得高速和低速下的统一没问题，但你要付出代价，那就是变后掠翼的结构，这部分结构是不会为飞机性能带来任何直接好处的，反而直接影响飞机的整体设计、航程、加速性等等；同时，在高速环境下进行变后掠角的动作将会引起飞机操作特性的改变，尤其在机动动作时，这将很容易发生飞行事故。解决前面问题的方法是，把飞机做的大一点，比如美国的F14、F111、B1、苏24、M22，加上足够的动力那就差不多（当然你对高速截击不能抱太大的希望，大马拉小车这种事情不多见的）。对后面问题的解决方法有两个，苏式的和美式的。苏式的就是固定三个后掠角，要求飞行员在飞行时只能在平飞的时候进行调整；美式的就是编一套复杂的飞控软件，装上电脑后那就是电脑的事情了。前一个方法成本低，效果也差一点；后一个方法成本高，但是效果好一点，怎么办就看设计师如何考虑和军方的需要了。做好了能有很好的效果，就拿F14和F15比吧，虽然F14在推重比、翼载荷上面比F15落后一大截，但是其诱导阻力要比F15小很多，估计就一般左右，而格斗时主要就看推重比和诱导阻力，所以在低速格斗是，大大的F14还比F15有优势，这点美国海军自己也承认，要不然F14就不会在海军服役那么久了。其实F15设计时也考虑过变后掠翼，不过被“战机黑手党”给否了，呵呵，不然还真不好说。
后来设计师发现，在机身两侧装上边条会有增升增稳的效果，同时，边条翼能够更好的实现翼身融合。在飞行中，机翼和机身都产生一定的阻力，如果采用传统的机翼和机身的连接方式，产生的阻力大于机翼和机身单独产生的阻力之和，多出来的一部分阻力称为干扰阻力，这是由于流经机翼和机身的气流互相干扰产生的。合适地连接机翼和机身可以尽量消除干扰阻力的影响，在一定条件下甚至可以改善流场，使得总阻力小于机翼和机身单独产生的阻力之和。
边条翼不仅使得翼身融合设计更加容易，而且也更容易满足面积律的要求。但重要的是边条翼可以产生涡升力，加上翼身融合设计中机身也可产生部分升力，这等于大大降低了飞机的翼载荷。在某些飞行条件下，F-16的实际等效“翼载荷”相当于1.9千帕。这个数字大大低于按通常方法计算的3.1千帕，已接近二战时期战斗机的水平了。
战机黑手党的杰作－F16
同时，关于进气道也出现了新的选择，首先是3种进气道——正激波、固定斜激波和可调斜激波进气道。其中正激波进气道最简单，而且在典型的空优作战中能够满足需求。固定斜激波进气道在满足大推力涡扇发动机时其截获面积太大，会带来更大的重量和阻力。而可调斜激波进气道在>M1.6时比正激波有优势，但在低速时并不合用。
在进气道的布置上，机腹进气方式和机身两侧进气、翼下进气的对比研究中发现，机腹进气的总压恢复和湍流影响均优于两侧进气和翼下进气，而且随着迎角和侧滑角的增大优势越来越明显。也就是说飞机大迎角飞行时机腹进气道的效率最高，机腹进气的另一个好处是当地的附面层较薄，这一点在大迎角下尤其明显，这点从苏27/MIG29的大迎角能力上应该可以发现。DSI进气道取消了机身和进气道侧板的缝隙，减小了阻力，优化了进气道的气流，更重要的是可以遮蔽发动机叶片，从而降低了雷达反射面积，对隐身很有好处。
枭龙06号机和DSI进气道
F16的进气道
在单发和双发的选择上，“战机黑手党”认为单发战斗机的SEP值将优于总推力相同的双发战斗机，这主要是由于单发战斗机的后机身流场相对来说更简洁、阻力更小的缘故，这也是F16成功的一个因素。事实上，飞机的后机身流场十分复杂，有时产生的阻力甚至占总阻力的40％。而且，单发飞机的横向稳定性是个问题，垂直翼面就不得不加大，但是在高仰角的时候会对垂直尾翼产生遮挡，那样就只能加大腹翼，或者就采取双腹翼的方式解决，就像F16一样。
双发＋双垂尾要好一点，稳定性好的很，但由于太稳定了，反而在进入机动和改出的时候就困难点，机动性理论上来将要差一点，不过你可以通过发动机来解决，就像F15。F15在设计是参考了能量空战理论，但真正成功的还是要靠那两台大发动机，而“战机黑手党”精心创制的F16就用一台发动机实现了比F15更好的机动性和航程，以及差不多的武器携带能力。
在这里插一脚说说老毛子的飞机，应该说老毛子在空气动力学上的积累很厚，一二代机表现一般的原因除了设计思想还有就是发动机差一点。到了三代机，有了AL31和RD33，老毛子积累的水平就出来了，宽距双发、大边条、双垂尾、翼身融合等先进的气动结构加上电传控制系统，苏27和MiG29拿出了让世人惊叹的机动性，简直比战机黑手党还“黑手党”！
随着对机动性要求的不断增加，多翼面又重出江湖，不过这次是以鸭翼的形式出现的，由于鸭翼（当然是全动的）能够压缩并调节主翼的气流，效率大大高于调节主翼尾流的水平尾翼，因此鸭翼能够使战机获得更高的可操作性以及高仰角的稳定性。而且由于鸭翼的增升作用，鸭翼飞机的短距起降能力相对较好。当然在早期的二代机中也有用鸭翼的，不过是固定的，如法国的幻影III/V，这些鸭翼由于是固定的，因此在效果上就不是很好，只能解决一部分问题，但优势在于成本低，对飞机的气动影响小。鸭翼也不是没有缺点，那就是鸭翼对飞机整个气动外形的影响非常大，往往需要大量的风洞测试和外形修正，而且在隐身上来说鸭翼没有一点好处。鸭翼的代表大家也很清楚，EF2000、歼10、阵风、JAS39都是代表，应该说是三代机或三代半中很常见的一个外形。
再说现在流行的外斜尾翼，也就是Y型尾翼，当然了这些肯定是双翼，好处前面都说过了。Y型尾翼最大的优点就是降低可探测性，但是在气动外形上就有点不利索了，由于尾翼在气流中是依靠其斜面来操作的，因此操作效率不如垂直的高，要保障纵向操纵性就比较难。所以要解决这个问题又只能靠电脑，用飞控来解决，靠手是不行的。不过现在飞控都是4余度以上，安全性还是有保障，所以现在Y型尾翼似乎成了潮流。
唯一的四代机 F22
F117尾翼的特写
和Y型尾翼类似的还有飞翼，代表就是B2。其实飞翼别看隐身能力强，但其最强的还是他的飞控，因为没有飞控的话，飞翼根本不能飞。你想要用水平尾翼来实现垂直尾翼的功能，还要在复杂的气流环境下，没点本事搞不定的。当然了，飞翼的机动性也不会好到哪里去，B2依靠的就是隐身能力。
应该说气动外形和战机设计的内容很多，涉及的学科也很复杂，未来发展的方向就是高速、隐身以及高机动性的结合，F22已经给了个范例了，其他国家如何来实现就要看各国的实力了。对于气动外形的研究、空气动力学的探索、飞控软件的发展等都还有很大的发展空间，但最关键的还是结合飞机的作战目的和要求来进行设计。
未来的战斗机能发展成什么样子，我们拭目以待。
本文内容于 2008-1-23 0:59:18 被zhao2365192编辑
 以下是引用雪剑三寸寒 在第6楼的发言：专业帖子，而且写得深入简出，通俗易懂，铁血上这样的帖子还真是不多，受教了。 |
呵呵，过奖了，基本上都是皮毛，昨晚上临时起兴随便写的，大家多拍砖啊！
未来战斗机的设计，应该随着理论更新、实践的积累、技术的进步向两个方向上发展，即气动外型越来越简洁，而飞行控制系统越来越复杂。
| 以下是引用nodrill 在第9楼的发言： 未来战斗机的设计，应该随着理论更新、实践的积累、技术的进步向两个方向上发展，即气动外型越来越简洁，而飞行控制系统越来越复杂。 |
呵呵，你说的有个例子就是B2，不过我估计基本上就差不多了，常规布局的话就看F22，非常规布局就看B2，其他一些特殊的气动外形都谈不上简洁了。
飞控确实是越来越重要了，不但未来飞控将辅助飞行员完成特殊的机动动作，而且在扩大飞行包线，增大静不稳定度方面还有不可取代的作用。
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。
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。
#13
飞机的设计越来越好看了，价格也是一路上升，未来的战斗机是多用途的，集空战 对地海 空间 电磁 等等于一身。
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