偶然发现一位大神对歼20写的一些理解和分析 ，非常硬核，这里
T-50则继承了苏-27的气动布局，设计最为保守，隆起的前机身和吊挂的发动机短舱都破坏了机体表面的连续性，远远落后于潮流。

▌T-50侧视图，前机身就像是插在后机身之上，上下表面都不是连续的曲面，对产生升力和隐身都有负面影响

▌T-50侧视图，前机身就像是插在后机身之上，上下表面都不是连续的曲面，对产生升力和隐身都有负面影响
从这个角度看，如今依靠深厚的空气动力学理论，超级计算机和大规模超音速风洞系统，能设计出超音速升力体战斗机的国家仅有中美两家。
小结：先进的升力体翼身融合设计，为歼-20提供了良好的隐身性能和优秀的超音速升阻比。
小结：先进的升力体翼身融合设计，为歼-20提供了良好的隐身性能和优秀的超音速升阻比。
- DSI进气道 -
DSI进气道中文是“无附面层隔道超音速进气道”，为洛马耗费十年时间开发的全新进气道概念，曾在F-16上进行试验，并于2000年正式运用在X-35验证机上。

▌X-35进气口内侧的DSI鼓包
DSI进气道中文是“无附面层隔道超音速进气道”，为洛马耗费十年时间开发的全新进气道概念，曾在F-16上进行试验，并于2000年正式运用在X-35验证机上。

▌X-35进气口内侧的DSI鼓包
要说清楚DSI，先得讲讲什么是附面层。当飞机高速飞行时，靠近机体表面的空气与蒙皮发生摩擦，因为空气的粘滞性导致流速降低，而且易产生湍流，流速和方向都变得不稳定。从流速开始下降到机体表面这一段流场发生变化的空气层就叫附面层。
如果这样一层动作缓慢又不怎么守纪律的附面层被吸入进气道，将影响发动机的进气效率，严重的话会导致发动机叶片失速或者喘震，损坏发动机直至熄火。速度越高，附面层的厚度越大，影响越大。因此从第一代喷气式战斗机开始，飞机设计师就在绞尽脑汁消除附面层的影响，只让干净气流平顺地进入进气道。
传统的方法是使用附面层隔板/隔道把附面层和干净气流分离开并释放，再辅以吸气措施，把进气道表面的附面层吸走。在DSI诞生之前，世界上最先进的进气道设计就是F-22的加莱特进气道，学名是双斜切乘波进气道，利用棱形机头产生的激波对进入进气口的气流减速增压，从而取消了F-14、F-15那样复杂的进气调节系统，同时隐身性能更好。
但F-22的固定进气道是针对1.6马赫的巡航速度进行优化设计的，超出这个速度区间时进气效率下降，得配合尺寸巨大的放气门进行调节。同时它还带有相当复杂的附面层隔离和吸排气旁通系统，附面层隔道形成一个很大的空腔，对正面隐身非常不利。附面层吸气口和排气口都需要做隐身处理，既增加了结构重量，减少了机内可用空间，又增加阻力。

▌F-22进气道的附面层控制系统
如果这样一层动作缓慢又不怎么守纪律的附面层被吸入进气道，将影响发动机的进气效率，严重的话会导致发动机叶片失速或者喘震，损坏发动机直至熄火。速度越高，附面层的厚度越大，影响越大。因此从第一代喷气式战斗机开始，飞机设计师就在绞尽脑汁消除附面层的影响，只让干净气流平顺地进入进气道。
传统的方法是使用附面层隔板/隔道把附面层和干净气流分离开并释放，再辅以吸气措施，把进气道表面的附面层吸走。在DSI诞生之前，世界上最先进的进气道设计就是F-22的加莱特进气道，学名是双斜切乘波进气道，利用棱形机头产生的激波对进入进气口的气流减速增压，从而取消了F-14、F-15那样复杂的进气调节系统，同时隐身性能更好。
但F-22的固定进气道是针对1.6马赫的巡航速度进行优化设计的，超出这个速度区间时进气效率下降，得配合尺寸巨大的放气门进行调节。同时它还带有相当复杂的附面层隔离和吸排气旁通系统，附面层隔道形成一个很大的空腔，对正面隐身非常不利。附面层吸气口和排气口都需要做隐身处理，既增加了结构重量，减少了机内可用空间，又增加阻力。

▌F-22进气道的附面层控制系统
DSI进气道，用一个三维鼓包代替了所有附面层隔离和吸排气系统。鼓包作为一个压缩面，顶部与周边存在压力梯度差，当附面层流经鼓包的时候，鼓包顶部的高压区将附面层推离鼓包，流向鼓包周边的低压区，配合位置精心设计的前掠进气道唇口，将附面层从进气道两侧合适的位置排出。

▌DSI进气道流场示意图，红色的附面层被鼓包推开，从上下唇口两侧溢出。

▌DSI进气道流场示意图，红色的附面层被鼓包推开，从上下唇口两侧溢出。
歼-20是成飞设计的第三型采用DSI的战斗机，从某种意义上讲成飞的DSI实施经验要超过洛马，世界第一。之前的所有DSI进气道，包括F-35，鼓包都位于进气道的中央，左右形状对称。歼-20的鼓包则是不对称的，位置偏上，而且前端比其它任何DSI鼓包都显得更加尖锐，高速性能更好，当然空气动力学的设计也更加复杂。

▌歼-20首架验证机2001号进气道细节，从2011号原型机开始进气道上唇和鼓包又有变化

▌歼-20首架验证机2001号进气道细节，从2011号原型机开始进气道上唇和鼓包又有变化
从枭龙到F-35，DSI进气道给人的感觉就是高速性能不佳。很多国内的分析文章声称歼-20的进气道采用了侧壁可调的设计，或者是上唇可以像F-15那样下垂，以满足不同速度的进气要求。甚至有人猜测鼓包本身是柔性的，可以在空气压力下产生柔性形变。到目前为止网上所有图片都没有近距离拍到过歼-20进气道内部的细节，无法判断是否采用了可调部件。从下图可以看出，歼-20的鼓包和进气道侧壁唇口采用了与机身金属蒙皮不同的复合材料，颜色更淡，近似于雷达罩的颜色。但是从这就判定这两个部件能活动或者变形还是过于武断了。
南航2005年一篇关于歼-10B原型机进气道的公开论文显示，其固定DSI进气道的总压恢复系数在1.8-2.0马赫时均优于采用传统二元三波系进气道的F-4D，仅略低于采用二元四波系进气道的F-15。如今11年过去了，成飞的DSI技术肯定更上一层楼，有理由相信歼-20的固定DSI进气道足以适应从亚音速到2倍音速的宽广范围。而鼓包和唇口采用复合材料，除了制造工艺要求，更主要的原因是为了隐身，采用了吸波或者透波材料。
下图两个红圈是两个六边形的窗口，表面为蜂窝状的小开口，从位置和尺寸上分析是进气道的进/排气门，用于调节不同速度状态下的进气量。这两个开口和F-22机背上那两个巨大的放气门比起来小巧很多，位置也更靠近进气道，旁通管道占用空间小，进排气效率高。

▌歼-20前机身特写，DSI鼓包为浅颜色，十分明显。
南航2005年一篇关于歼-10B原型机进气道的公开论文显示，其固定DSI进气道的总压恢复系数在1.8-2.0马赫时均优于采用传统二元三波系进气道的F-4D，仅略低于采用二元四波系进气道的F-15。如今11年过去了，成飞的DSI技术肯定更上一层楼，有理由相信歼-20的固定DSI进气道足以适应从亚音速到2倍音速的宽广范围。而鼓包和唇口采用复合材料，除了制造工艺要求，更主要的原因是为了隐身，采用了吸波或者透波材料。
下图两个红圈是两个六边形的窗口，表面为蜂窝状的小开口，从位置和尺寸上分析是进气道的进/排气门，用于调节不同速度状态下的进气量。这两个开口和F-22机背上那两个巨大的放气门比起来小巧很多，位置也更靠近进气道，旁通管道占用空间小，进排气效率高。

▌歼-20前机身特写，DSI鼓包为浅颜色，十分明显。
小结：歼-20的DSI进气道在保证进气效率同时，减轻了结构重量，增强了隐身性能，降低了迎风阻力。花了这么多笔墨来说DSI，就是为了说明歼-20的进气道系统是目前世界上已知战斗机中最先进的
未完待续...
未完待续...
话说歼-20 - [2] 气动布局 (下)
温哥华的鱼2017-01-15
- 全动鸭翼 + 大边条 -
歼-20开四代机采用鸭翼先河
飞机的主要气动面就是主翼，平尾/鸭翼和垂尾。主翼产生绝大部分升力，托起飞机在空中飞行。平尾和鸭翼最主要的用途则是控制俯仰和配平。
俯仰好理解，就像是水平放置的舵，偏转一定角度后施加在舵面上的空气动力产生抬头或者低头力矩，改变飞机的俯仰角。
配平对很多人来说可能比较陌生。任何飞机在飞行时都有重心和气动中心，当两者重合时，飞机就处于稳定状态。如果不考虑燃油消耗和武器投放等因素，飞机的重心基本上是固定的；而气动中心会根据速度、仰角的变化不断移动，特别是超音速飞行时，气动中心大幅度后移，带来强大的低头力矩，因此必须依靠平尾或者鸭翼产生一定的力矩来恢复平衡。
常规气动布局，主翼在前平尾在后，气动中心位于重心和尾翼之间。尾翼为了配平低头力矩，必须产生负升力将机尾下压以保持平衡，因此总升力减小。
温哥华的鱼2017-01-15
- 全动鸭翼 + 大边条 -
歼-20开四代机采用鸭翼先河
飞机的主要气动面就是主翼，平尾/鸭翼和垂尾。主翼产生绝大部分升力，托起飞机在空中飞行。平尾和鸭翼最主要的用途则是控制俯仰和配平。
俯仰好理解，就像是水平放置的舵，偏转一定角度后施加在舵面上的空气动力产生抬头或者低头力矩，改变飞机的俯仰角。
配平对很多人来说可能比较陌生。任何飞机在飞行时都有重心和气动中心，当两者重合时，飞机就处于稳定状态。如果不考虑燃油消耗和武器投放等因素，飞机的重心基本上是固定的；而气动中心会根据速度、仰角的变化不断移动，特别是超音速飞行时，气动中心大幅度后移，带来强大的低头力矩，因此必须依靠平尾或者鸭翼产生一定的力矩来恢复平衡。
常规气动布局，主翼在前平尾在后，气动中心位于重心和尾翼之间。尾翼为了配平低头力矩，必须产生负升力将机尾下压以保持平衡，因此总升力减小。
常规气动布局，主翼在前平尾在后，气动中心位于重心和尾翼之间。尾翼为了配平低头力矩，必须产生负升力将机尾下压以保持平衡，因此总升力减小。

▌常规布局的歼-7和F-18起飞离地瞬间，尾翼下偏角度很大，以负升力下压机尾，像杠杆一样把机头翘起来

▌常规布局的歼-7和F-18起飞离地瞬间，尾翼下偏角度很大，以负升力下压机尾，像杠杆一样把机头翘起来
鸭式布局则是鸭翼在前，主翼在后，重心位于鸭翼和气动中心之间，飞行时为了配平低头力矩，鸭翼须产生正升力，总升力得到提升。歼-10在推重比不高的情况下，大仰角起飞仅需250米距离，比推重比达1.1的F-15还短，说明其鸭翼带来的气动收益非常显著。假设相同条件下，采用鸭式布局，因为升阻比更大，主翼就可以适当缩小尺寸，减轻结构重量，减少空气阻力；或者主翼设计不变的情况下增加最大起飞重量，缩短起飞距离。
鸭翼的另一个作用就是产生涡流。说得通俗点，涡流就好比是人为地在主翼上表面制造持续的小型龙卷风。大仰角时的三角翼前缘会产生强烈旋转的涡流，在机翼上表面形成一个高速低压区，产生向上吸的涡升力。仰角越大，涡流的强度越大，但超过一定角度后涡流变得不稳定，开始破裂，导致机翼失速。因此纯三角翼飞机的大仰角性能并不好。
瑞典的空气动力学家在六十年代发现了鸭式布局近距耦合现象，当前翼与主翼的相对位置合适时，其产生的涡流和主翼涡流相互作用，可以稳定涡流核心，延迟主翼失速，显著增加飞机的升力系数和升阻比，提高大仰角飞行能力。基于这个理论瑞典研发了以短距起降能力强而著称的Saab-37雷式战斗机。欧洲国家对鸭式布局情有独钟，之后发展的JAS-39鹰狮、阵风、台风战斗机都是鸭式布局。采用全动鸭翼可以主动调整涡流的角度和强度，实现涡流控制最优化。

▌阵风战斗机鸭翼产生的涡流和主三角翼产生的涡流相叠加的作用示意图
瑞典的空气动力学家在六十年代发现了鸭式布局近距耦合现象，当前翼与主翼的相对位置合适时，其产生的涡流和主翼涡流相互作用，可以稳定涡流核心，延迟主翼失速，显著增加飞机的升力系数和升阻比，提高大仰角飞行能力。基于这个理论瑞典研发了以短距起降能力强而著称的Saab-37雷式战斗机。欧洲国家对鸭式布局情有独钟，之后发展的JAS-39鹰狮、阵风、台风战斗机都是鸭式布局。采用全动鸭翼可以主动调整涡流的角度和强度，实现涡流控制最优化。

▌阵风战斗机鸭翼产生的涡流和主三角翼产生的涡流相叠加的作用示意图
鸭翼在带来巨大升力收益的同时，设计风险也非常高。常规布局的飞机，气流流过平尾之后，对机体就不再有显著影响。而鸭翼布局气流流过鸭翼后将进入到主翼和整个机身的流场中，相互的气动干扰将导致机翼上方涡流体系剧烈而复杂地变化，造成控制困难。要主动、及时、准确地通过鸭翼进行配平和操纵，必须采用电传操作，利用计算机辅助控制。因此，鸭式布局战斗机在气动理论和控制律编写上的要求远高于常规布局。
信奉“鸭翼最好的位置是在别人的飞机上”（F-16总设计师语）的美国，对鸭翼的优缺点研究得非常透彻，既然美国拥有强大到变态的发动机，完全可以用更稳健的常规布局实现同样的指标，从费效比和风险控制角度考虑都没有必要去采用鸭式布局。而对于欧洲和中国来说，因为缺乏大推力发动机，必须想尽一切办法提高飞机的升阻比，以实现尽可能高的飞行性能，鸭式布局就是长期实践出的最优选择。
鸭翼同时具有配平和涡流耦合的作用，但这两点实际上是相互矛盾的，鸭翼距离主翼远，力臂长，配平能力强，涡流耦合作用就弱，距离近则相反。各国飞机设计师对鸭翼的位置绞尽脑汁，根据飞机的技战术要求采取了不同的方式。
欧洲四国联合研制的台风战斗机，两个最大的客户英国和德国分别要在北海和波罗的海方向拦截北极熊的入侵，对高速拦截和空战的能力要求很高，用于替换的是狂风ADV型和F-4。因此它采用了远距耦合，鸭翼非常靠前，在座舱的前端甚至已经遮挡了部分朝下的视界。这样的布局配平能力优秀，能以1.6-1.8马赫速度进行3-4G机动，超音速机动性在西方战斗机中仅次于F-22。但鸭翼距离太远，耦合效应很弱，为此台风专门在进气道上方增加了两片狭长的涡流发生器，虽然看上去简陋得像个补丁，但也能部分弥补涡升力的不足。

▌台风战斗机俯视图，机身两侧的两道白烟就是涡流发生器产生的升力涡，可以看出强度不大
信奉“鸭翼最好的位置是在别人的飞机上”（F-16总设计师语）的美国，对鸭翼的优缺点研究得非常透彻，既然美国拥有强大到变态的发动机，完全可以用更稳健的常规布局实现同样的指标，从费效比和风险控制角度考虑都没有必要去采用鸭式布局。而对于欧洲和中国来说，因为缺乏大推力发动机，必须想尽一切办法提高飞机的升阻比，以实现尽可能高的飞行性能，鸭式布局就是长期实践出的最优选择。
鸭翼同时具有配平和涡流耦合的作用，但这两点实际上是相互矛盾的，鸭翼距离主翼远，力臂长，配平能力强，涡流耦合作用就弱，距离近则相反。各国飞机设计师对鸭翼的位置绞尽脑汁，根据飞机的技战术要求采取了不同的方式。
欧洲四国联合研制的台风战斗机，两个最大的客户英国和德国分别要在北海和波罗的海方向拦截北极熊的入侵，对高速拦截和空战的能力要求很高，用于替换的是狂风ADV型和F-4。因此它采用了远距耦合，鸭翼非常靠前，在座舱的前端甚至已经遮挡了部分朝下的视界。这样的布局配平能力优秀，能以1.6-1.8马赫速度进行3-4G机动，超音速机动性在西方战斗机中仅次于F-22。但鸭翼距离太远，耦合效应很弱，为此台风专门在进气道上方增加了两片狭长的涡流发生器，虽然看上去简陋得像个补丁，但也能部分弥补涡升力的不足。

▌台风战斗机俯视图，机身两侧的两道白烟就是涡流发生器产生的升力涡，可以看出强度不大
法国一贯坚持独立的军备建设，能得到的盟军支持没英国多，因此阵风必须是一款全能型的战斗机，强调多用途特别是对地攻击性能，用于替换“幻影”III、F1战斗机、“幻影”IV轰炸机和“美洲虎”攻击机，更有舰载机的要求。因此它采用了近距耦合，鸭翼紧贴主翼，涡流耦合增生效果非常好，拥有更大的载弹量和更远的作战半径，亚音速低空飞行性能出众。但是阵风的近距耦合基本上是在回避配平能力，空气阻力大，超音速机动性和高速性大为逊色。法国空军的截击任务仍然是交给纯三角翼的幻影-2000去执行。
中国的歼十，最初的目标是对抗北方虎视眈眈的逆火轰炸机群和第三代战斗机，强调高速截击和空战能力。后来苏联解体，台独猖獗，又多了新的对手：海峡对岸的F-16。因此歼十的设计必须兼顾高空高速性能和中低空格斗能力。它采用的是中距耦合，鸭翼和主翼保持一定距离，又不像台风那么远，兼顾了配平和涡升力，但同时也对主翼的流场带来了复杂的影响。
成飞没有像欧洲双风那样刻意回避鸭翼带来的气动缺陷，而是迎难而上，采用了极其复杂的气动设计：大面积变弯度带上反的鸭翼，增强配平和俯仰控制能力；主翼具有大幅度的气动扭转，内外翼段采用不同翼型、分别扭转以应对不同状态下鸭翼涡流的不利影响，获得最大的升力特性；后机身收腰，应用面积率减少鸭翼增大带来的阻力。成飞从早年的歼-9开始，专注研究鸭翼已经超过四十年，对鸭式气动布局的理解世界上无出其右。歼十用三代机里最复杂的气动设计和超强的飞控协调，收获了所有鸭式的优势，避免了诸多缺陷，堪称完美。

▌歼十俯视图，鸭翼面积是所有三代鸭式布局飞机中最大的

▌歼十正视图，鸭翼上反，主翼内外段的扭转非常明显
成飞没有像欧洲双风那样刻意回避鸭翼带来的气动缺陷，而是迎难而上，采用了极其复杂的气动设计：大面积变弯度带上反的鸭翼，增强配平和俯仰控制能力；主翼具有大幅度的气动扭转，内外翼段采用不同翼型、分别扭转以应对不同状态下鸭翼涡流的不利影响，获得最大的升力特性；后机身收腰，应用面积率减少鸭翼增大带来的阻力。成飞从早年的歼-9开始，专注研究鸭翼已经超过四十年，对鸭式气动布局的理解世界上无出其右。歼十用三代机里最复杂的气动设计和超强的飞控协调，收获了所有鸭式的优势，避免了诸多缺陷，堪称完美。

▌歼十俯视图，鸭翼面积是所有三代鸭式布局飞机中最大的

▌歼十正视图，鸭翼上反，主翼内外段的扭转非常明显