对达索NGF（下一代战斗机）气动设计的看法

  虽然号称是欧洲下一代战斗机，但实际上更多是达索公司在里面起到主要作用，所以也可以说是达索下一代战斗机。

   2018年达索曾经发布一款水平尾翼垂尾的战斗机模型，当时露面后可谓惊艳，但是时隔一年后在巴黎航展上达索却展出了一个完全不同的气动布局，而且还是1比1的大模型，但这个模型却被很多人批评为模仿YF-23，或者说是F-35和YF-23的杂交，显得没有2018年那样的创新性。那么达索为何要做这样的改变，这样的改变能带来什么好处？

    达索2019年模型

    达索2018年模型

   要搞清楚为何做这样的改变，还是要从需求谈起。达索是法国公司，其设计的飞机可以说首先还是要考虑法国自身的要求。法国是有航母的，而阵风战斗机之后法国人也不大可能放弃航母，达索NGF需要考虑航母要求。2018年的模型没有尾翼，在双发战斗机在单发失效时由于推力不在飞机中轴线上会造成偏航。虽然矢量推力也可以用于偏航控制，但着舰过程是很复杂的，因为着舰的关键在于控制飞机的姿态让其按照一定的迎角着舰，控制飞机是否沿着合适的下滑道降落交给了发动机油门，需要通过发动机油门控制飞机航线，如果发动机矢量推力还要去控制偏航，那么必然会影响航线稳定性，这样做的风险太大。增加具有航向控制能力的尾翼，就能大大缓解发动机矢量的负担，会飞机更为可控。

   增加具有航向控制能力的尾翼可以选择垂尾，譬如像幻影2000那样的无水平尾翼布局，但是为何还是选择了V型尾翼布局？这就涉及到舰载机起降的要求。舰载机起降要求具有良好的下视线，下视线要求着舰迎角不能太大，而无尾翼布局依靠襟翼增升困难，需要增大迎角，但是很显然达索下一代战斗机体积比阵风大，很难再采用阵风那样的迎角着舰。相对而言常规布局襟翼增升效果好，迎角相对较小，譬如F-18系列典型的就是迎角不大着舰，能够保障下视线。当选择常规布局后，为了较好的隐形性能，最后选择了V尾，兼顾了航向控制要求，也比较容易实现增升，满足着舰要求。

   选择了上述气动布局后，那么就和YF-23很类似了，但是达索并未选择类似YF-23那样的蝶形机翼，而是所谓的λ机翼。这样选择也对超音速性能要求有关：如果选择蝶形机翼且翼展比较大，在机翼弦长限制下就只能减小机翼后掠角，而机翼后掠角减小则影响超音速性能。增加机翼后掠角且保证一定的展弦比，譬如类似SU-27那样的机翼，比较能够兼顾超音速性能要求和大航程要求，而为了提高隐形能力则在机翼内侧让后后缘襟翼前掠，形成所谓λ机翼，兼顾超音速、航程、隐形的多方面要求。

    对隐形战斗机设计影响大的另外一个因素是弹舱设计，因为要弹药内置，而且弹舱位置通常在重心附近。目前弹舱设计有3种选择：类似F-22（J-20和鹘鹰都是属于这类）、串列弹舱（YF-23和SU-57）、两侧弹舱（F-35和达索NGF）。从体型上来说达索NGF属于中型机，目前多个国家的双发中型隐形战斗机选择类似鹘鹰那样的弹舱布局很多；F-35是个大推，如果选择类似鹘鹰那样弹舱机身长度就得很长，机身厚度也不好处理；达索选择两侧腹部弹舱的意图是什么？个人认为可能与达索希望有更深的弹舱和为了更好的升力特性有关：选择腹部两侧弹舱后，弹舱一侧就可以设置的较深，可以容纳更大的弹药，这非常符合达索让战术飞机承担战略打击任务的要求，譬如能够带核弹头导弹，或者是带一定体积的反舰弹和对地攻击弹；而弹舱成腹部两侧布置会让前部机身更宽，可利用机身来提供一定升力，这对舰载机也是有好处的。个人曾经设想过双方舰载机弹舱布置，在思路上和法国人很像。两侧弹舱中间空出的机腹可以用于挂载副油箱或者更大的攻击弹药，为作战提供了更多灵活性。

 达索NGF弹舱布置

   当这样的总体布局选定后，那么机头、进气道和V尾的设计选择的就基本限定了。两侧弹舱显然与两侧进气比较适配，两侧进气目前DSI进气道比较合适。选定DSI进气道后，进气道成一定水平斜向上S形来绕过弹舱，所以进气道就不能像J-20/F-35/鹘鹰是竖着的平行四边形，而是更接近正方形，满足前面宽机身的要求。由于机身宽，进气道间距大，机头与机身过渡地方就得宽，形成一个比较宽扁的机头。这个宽边的机头在两侧形成棱边，该棱边可以在一定迎角下形成拉涡能力，实现涡增升。这样的设计更接近YF-23的机头而不是F-22/J-20/鹘鹰等机头，F-22/F-35/鹘鹰更多是靠进气道边缘拉涡，进气道边缘有比较明显的棱边。达索NGF的进气道外侧长度很短，达不到边条长度要求。另外，达索NGF是V尾，如果进气道边缘涡传到后面正好是V尾，这对尾翼造成冲击，而机头涡更靠近内侧，位于V尾内侧，和YF-23的机头涡更靠近内侧位于V尾内侧的思路是一样的。

 达索NGF机头边缘比较尖锐能够拉涡，进气道宽扁，前机身宽

    另外我们注意到机头长度占NGF的全长比例超过F-22/J-20/F-35/鹘鹰，个人认为是考虑到超音速方面的要求。前面说到法国考虑航母舰载机，但法国也不能无视德国的要求。可能很多人都不知道，德国的国土面积并不大，只有35万平方公里，比日本的37万平方公里还要小，比国内四川（48万）、黑龙江（45万）、甘肃（40）、云南（38万）等也要小，南北长度最长800多公里，东西最宽600多公里，对于现代战斗机来说真的不大。那么具有超音速能力进行拦截就很重要，所以大家看台风战斗机就很强调拦截能力。说到台风，这里要说一下，台风战斗机的气动更接近德国MBB公司的气动布局而不是英国BAE的气动布局，BAE气动布局更像是目前的鹰狮气动布局。德国做那也的气动布局与国土面积不大有关，因为面积小所以更强调快速拦截和机动性。达索2018年的设计在拦截方面或许能提高速度，但在敏捷性方面可能很成问题，因为没有垂尾在超音速下控制难度增加，亚音速下敏捷性也会受到影响。

   达索机头长度占机身长度比例较大

   简单小结一下，达索NGF这样设计是兼顾了超音速、敏捷性、上舰、航程、载弹等综合要求后选择的结果，大家可以在这架飞机上找到现有飞机很多特点，但是仔细琢磨里面仍然有很多达索自己想法在里面。这是在作战要求下综合的结果，虽然没有2018年推出的那样显得更有未来感，但显然更能满足作战需求。

   应该指出的是，达索NGF模型不会是终点，不排除后续还会变化，但目前气动大体布局已经确定。如果说未来如果有变化的话，我怀疑达索会搞一个类似鹘鹰气动布局的机型出来，因为V尾在控制方面需要与机翼联动，造成了一定复杂性，这对舰载不利，譬如YF-23上舰方案的NATF-23，是鸭式布局有很大的垂尾，因为垂尾有利于航向稳定。一旦增加垂尾，那么垂尾就要避开机头涡，但是机头不能再加宽，那么就让进气道边缘形成涡，进气道长度增加，机头缩短，而机身前部不能太大，结果就是缩窄机头，让弹舱放到进气道下面，就变成了类似鹘鹰的气动布局。真到那个时候，可能保留下来的就是兼顾速度、航程和隐形的λ机翼了。