无尾战斗机的偏航控制问题

无尾飞机曾经特指无平尾，所以“幻影III“那样的大三角翼飞机也称为无尾三角翼飞机。现在一般特指无垂尾了，尤其是像B-2那样的飞翼和中国的南北六代、南北无歼。 

长期以来，无尾飞翼以高亚音速为主，机翼的后掠角相对较小，“机身“纵长较小，俯仰控制力矩不足。偏航控制则用开裂式副翼解决。因为后掠较小、翼展较大，靠近翼尖的开裂式副翼不需要多少开度，就能实现较大的控制力矩。

超音速无尾战斗机的后掠角必定较大，纵长问题解决了，俯仰控制力矩解决了，但翼展较小，偏航力矩的问题出来了。

前些年看到西工大还是北航的一项公开研究视频，用全动翼尖控制尾旋改出。在视频里，在风洞里进入平螺旋的飞机模型看着毫无改出的希望了。在一般情况下，这就像电影Top Gun（87年版，小汤哥还是小汤哥，不像新版里已经老汤哥，只能找带着拖油瓶的前女友解闷）就是因为左发动机吸入长机喷气而停转，进入平螺旋，这是最危险的尾旋情况，很难改出。

大面积垂尾有助于避免进入尾旋和改出，尚且有尾旋问题，无尾飞机连垂尾都没有，尾旋问题更大。

但全动翼尖可形成强大的不对称阻力，对改出尾旋非常有力。在视频里，全动翼尖一部署，尾旋很快停止，堪称立竿见影。当时只觉得又是一门黑科技，没有往无尾飞机上想，那时还没有从开裂式副翼里转出弯来，现在看来，这可能是中国“无尾自由“的重要秘器。

全动翼尖在部署时，只要不是完全的90度垂直，总会在产生偏航力矩的同时，产生横滚力矩。也就是说，会在有意控制航向或者制止尾旋的时候，抬升或者下压一侧机翼。开裂式副翼之所以开裂，就是部署时上下对称，对消横滚力矩。

不过开裂式副翼机械复杂，重量较大，机翼需要较为肥厚。为了降低重量，面积相对较小，但为了保持足够的控制灵敏度，需要在正常飞行的时候也保持一定的开度，形成不必要的阻力。对隐身飞机来说，开裂本身在后向形成角反射器，这对以全向隐身为特长的无尾飞机是个要命的短板。

开裂式副翼也不宜作为正常副翼使用。上下翼面可以对称部署，但机械限制使其不便同向偏转。不对称偏转本身也增加机械复杂性。这样一来，使用开裂式副翼的无尾飞机还要另外设置正常副翼，还因为必须把外侧更加有效的位置让给开裂式副翼，而必须增加面积，带来重量和阻力代价。

全动翼尖也需要某种对消横滚力矩的手段，可巧，正常副翼就是用于横滚控制的，正好用来补偿。对于无尾战斗机来说，较大角度的后缘前掠或者后掠还有额外好处，副翼的偏转本来就在产生横滚力矩的同时，产生通过后缘角度带来偏航力矩。

在通常情况下，副翼所处的机翼段的后缘角度是损害副翼效率的。与前进方向成一定角度的副翼在偏转时，产生与后缘垂直的阻力，这可分解为前进方向的分力和横向向内的分力。前掠的后缘产生的就是横向向外的分力。

正常副翼是左右两侧机翼对称偏转的，所以横向分力互相抵消。但这是无用功，只是无法避免而已。

相比之下，襟翼用于产生额外升力，尤其在低速状态下。这时对阻力特别敏感，不能在无用功上浪费，所以机翼内侧的后缘常常减小后掠，甚至基本平直，有助于襟翼效率最大化。增加的翼根弦长也有利于结构受力。

但对于无尾飞机，这个横向力就是天赐良机了。所以“无歼-X“的后缘前掠、”无歼-Y“的外翼段后缘后掠都较大，一点不顾忌”常识“里的效率损失和阻力代价。

这样，对于兰姆达翼的“无歼-Y“来说，要产生机头向左的偏航力矩，将左侧副翼偏转一定幅度，同时用全动翼尖补偿横滚，偏航力矩得到副翼横向力和不对称阻力的双重加持，效果显著。换句话说，完全补偿了翼展不足的问题，还没有开裂式副翼的后向角反射器问题。

全动翼尖的抗尾旋能力对于高机动战斗机也十分重要。在大迎角的时候，一侧机翼失速轻则导致尾旋，重则直接扭头下坠。在低空低速的话，根本没有改出的机会。两侧机翼即使对称失速，改出的机会也更好。“眼镜蛇”机动就是例子。“无歼-X”、“无歼-Y”对机动性的强调由此可以间接看到。

如果没有弄错的话，南北六代和两种无歼是世界上已知的无尾超音速高机动飞机的首创。而且中国没有走一步看一步，一下子铺开，尽显“无尾自由”。这是世界上独一份。

根据现有信息，两种无歼和北六都采用全动翼尖，南六采用怪诞的外翼段带侧转的副翼，另一个视角可说是可升降垂尾。副翼一般是上下偏转的，但从有限的图片来看，南六的外段副翼（每侧两片）均在起飞、着陆和低速阶段转换成外八字一样带角度的垂尾，外观看上去好似四垂尾一般。

在缺乏更加细节的图片和说明之前，只能假定这四片可升降副翼/垂尾各自采用单一但双自由度作动机构，既可绕轴转动，使得控制面可以在水平和垂直之间转换，又可上下（或者在垂直状态下左右）偏转。

在高速飞行时，内外可升降垂尾/副翼处于副翼状态，反向偏转，等效为开裂式副翼，在提供偏航力矩的同时，抵消横滚力矩。在低速飞行时，内外可升降垂尾/副翼处于垂尾状态，同向偏转，控制偏航。更加内侧的常规襟副翼兼顾襟翼和副翼的作用。

如果猜测正确，必须说，北六的全动翼尖设计更加先进，而且没有模式转换期间的控制问题，后来被南北无歼同时采用。

这就是中国优越性了。南方在设计无歼的时候，没有负担地“拿来”北六的全动翼尖设计。中国不搞专利护城河的名堂，由军方主导和出资的军用项目更加没有理由拘泥于厂所的门户之见，谁行谁上，成果共享。