歼20获奖了！气动布局全球首创，凭3个本事赢得认可

歼20获奖信息

7月18日，据《环球网》报道，在第21届专利奖授奖现场，歼20战机凭借全球首创的“升力体边条翼鸭式气动布局”，获得了专利奖的外观设计金奖。歼20的气动布局获得专利奖，是对设计师们自主创新的肯定，也证实了歼20完全是自主设计研发的，与外国战机有本质上的区别。而歼20的“升力体边条翼鸭式气动布局”之所以能够获得金奖，主要凭借它的3个本身赢得了评委们的认可。

歼20的气动布局全球首创

歼20气度布局的理论基础是歼10总设计师宋文骢写的一篇学术论文，名为《一种小展弦比高升力飞机的气动布局研究》。论文中介绍了传统的鸭式布局飞机是利用鸭翼与机翼脱体涡之间的有利耦合和增加飞机的最大升力系数，为了保证鸭翼能够产生足够强的脱体涡流，机翼的后掠角被限制在55度左右、展弦比2.5左右。而为了增强迎角范围内的升力特性，飞机一般要选择中等后掠角与中等展弦比的机翼，但是这种机翼不能有效产生前沿脱体涡，为了兼顾最大升力系数与迎角范围内的升力特性，歼20在采用鸭式布局的同时增加了翼身融合升力体、边条翼设计。

歼20的边条翼位置

边条翼与鸭翼一样能够对机翼产生增升效果，许多现代化的战机都采用了边条翼设计，比如F16、苏27、枭龙战机。但是同时采用边条翼、鸭翼的飞机只有歼20，歼20在鸭翼与主翼直接设计了一对边条翼，让鸭翼与边条翼同时对主翼产生增升效果，获得了“1+1>2”的效果。这种设计听起来容易，但是需要非常复杂的设计与漫长风洞试验才有可能成功，稍有不慎两种增升装置产生的涡流就会互相干扰，让飞机失去增升涡流。歼20通过边条翼与鸭翼的结合，最大升力系数超过2，是目前世界上升力系数最大的飞机（F22最大升力系数为1.6），这是让评委们认可的第1个本事。

歼20鸭翼位置设计非常巧妙

评委们认可歼20的第2个本事是首创的翼身融合鸭式升力体布局，升力体设计能够让机身也产生升力，极大的增强飞机的机动性能，但是早期的鸭式布局飞机都没有采用升力体布局，这是因为传统的鸭式布局飞机要求鸭翼的位置高于主翼，这样才能对主翼产生下洗增升涡流，而升力体布局的飞机则要求鸭翼与主翼的位置尽可能的平行，这样矛盾的要求让鸭式布局飞机放弃了升力体布局。而歼20的鸭翼位置设计非常巧妙，它的高度虽然与主翼平行，但是通过一定的上斜角度与主翼的下斜角度配合，让鸭翼与主翼位置平行时依然能够产生一定的增升涡流，实现了鸭式布局与翼身融合升力体布局的结合。

歼20的垂尾采用了全动设计

歼20第3个征服评委的本事则是它的垂尾设计，重型战机的双垂尾设计虽然能够带来提供可控迎角、增加横行稳定性的好处，但是飞机的增升脱体涡流会在垂尾侧面形成低压区，降低飞机的升力特性，而2个垂尾间又会形成高压区，对机身上表面形成逆压梯度，影响飞机的稳定性。歼20为了兼顾垂尾的作用并消除不利影响，采用了小面积的全动V形垂尾+腹鳍的设计，全动设计保证了垂尾在面积较小的情况下依然拥有足够的操控力矩，而较小的垂尾面积则降低了对最大升力系数的影响，同时腹鳍确保了垂尾面积较小的情况下依然拥有足够的横向稳定性。歼20的垂尾设计让升力系数损失由传统的0.4降低到0.1，并且更小的垂尾降低了飞机重量与飞行阻力，与F22巨大的垂尾形成了鲜明对比。

米格1.44

许多人认为歼20的气度外形模仿了米格1.44，其实完全是一种误解。米格1.44仅仅采取了鸭式布局，而没有使用“升力体边条翼鸭式气动布局”，并且还缺乏隐身设计，气度布局与歼20大相径庭。许多明显的差别都能看出歼20与米格1.44完全不同，比如米格1.44的鸭翼位置明显高于主翼、米格1.44采用了腹部进气设计、米格1.44的主翼是中单翼，而歼20是典型的上单翼。