40 年前中國航空黑科技:帶鴨翼的運輸機你見過嗎?

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原標題 :40 年前中國航空黑科技:帶鴨翼的運輸機你見過嗎?

鴨翼戰鬥機常見,鴨翼運輸機你見過嗎?

殲十戰機是中國航空領域劃時代的產品,是國產飛機徹底走出蘇系風格的象征。殲十的鴨式佈局在今天已經是見怪不怪,但在當年可是非常科幻的存在,也正因為這一點,總有人懷疑,成飛是不是抄襲瞭國外的類似設計。有這種懷疑不奇怪,畢竟那麼年瞭,中國都隻能在殲六殲七身上反復折騰,突然來瞭一個 " 大躍進 " 式的飛機,多少有點不敢相信自己的眼睛……

鴨式佈局並不新鮮,萊特兄弟的第一架飛機就是鴨式,進入噴氣時代後,第一架服役的鴨式戰機是瑞典的 Saab-37,這是瑞典於六十年代末的成果。在通常的印象裡,此時的中國剛剛才有瞭殲七,離鴨式還早著呢。

中國人真的沒想過這種雖不新鮮,卻也新穎的佈局嗎?其實中國在這方面的起步不僅不像通常想象的那樣晚,而且還曾經將鴨式佈局運用到運輸機上,這可是一個非常有創意的想法。講這個故事,需要介紹一位少為人知的老專傢——程昭武。

程昭武和殲十之父宋文驄的經歷有些相似,在北平解放前夕,就讀於北平四中、年僅 16 歲的程昭武就入瞭黨,成為一名中學生地下黨員。北平解放後,這個年輕人原本要被調到統戰部工作,但他堅決要求當空軍,並且順利進入瞭航校學習,真的成瞭一名飛行員(宋文驄因為沒當上飛行員,成瞭設計師)。

不過,他畢業後的工作並不是當戰機飛行員,而是先當教員,然後抽調到瞭空軍的滑翔隊,目的是沖擊世界紀錄。這是在當時 " 大躍進 " 的氛圍下,為瞭打破滑翔機的留空紀錄而成立的單位,雖然 " 破紀錄 " 的目標有些不切實際,但這段經歷還是給他帶來瞭一些啟發。

▲當時空軍的滑翔機就是這種

中間的那位女飛行員

後來成為程昭武的夫人

相比有動力的航空器,駕駛滑翔機對升力更加敏感。很快,程昭武就感覺到常規佈局的不足——要想上升,就得拉桿讓尾翼產生負升力,讓飛機 " 翹 " 起來,這實際上抵消瞭一部分主翼升力,如果有動力還可提速補償一下,但對滑翔機來講,升力損失就很明顯瞭。當時,程昭武就產生瞭一個想法,要是把尾翼放到前邊去,這樣產生正升力直接讓飛機抬頭,不就可以避免這種情況瞭嗎?對於有動力的飛機來講,尤其是在起飛時,這種前置佈局帶來的優勢很大,能讓飛機的滑跑距離大為縮短。

產生這個念頭時,程昭武還隻是一個沒什麼資歷的年輕飛行員,雖然他做瞭初步的設計,但當時的國情不允許上馬這種超前的項目,這個設想也隻能留於紙上,但這起碼證明,鴨式佈局在中國的起步並不晚。

▲ Saab-37 僅滑行 400 米即可起飛

這是鴨翼的優勢之一

1969 年,被調至空軍 13 師,已經飛瞭幾年運輸機的程昭武聽聞瑞典已經造出瞭 Saab-37 後,向部隊黨委提交瞭一份報告,申請以航模的形式來驗證自己的想法。他的方案是將前置佈局運用到他的本行運輸機上,申請得到瞭空 16 師師長王洪志的支持,一聽這種新佈局能讓運輸機的起降距離更短、載重量更大、還能傘降過程中大幅降低速度,這位師長非常高興,還找來瞭一位創造過航模世界紀錄的運動健將張全勝,以及另外幾位模型高手協助制作,獨具中國特色的鴨式運輸機就這樣開始研究瞭。

當然,這個過程並不容易。曾有空氣動力學傢預言," 前尾式飛機有利提高升力,但在配平問題面前必將破產 "。的確,那麼多飛機都采取常規佈局不是沒道理——尾翼使飛機具有天然的穩定性,能自動地使機身軸線向速度矢量靠攏,尾翼式火箭彈或炮彈能穩定飛行,也是因為這個原理,而鴨式佈局則正好相反,天然就不穩定,除非有良好的配平設計,否則很穩定飛行。第一個代號為 "7011" 的有動力模型就遭遇瞭這個難題,1969 年 12 月 26 日,"7011" 在放飛後機頭急劇上抬,如同火箭一樣竄向天空,很快就失速墜落瞭,還是攝像師上前手抓機輪,然後用背部接住瞭才沒有墜毀。

有瞭這次教訓後,程昭武等人制造瞭一系列紙模來反復計算,摸索配平問題,按計算結果改造瞭一個無動力的模型,並進行瞭拖帶試飛。這個沒有發動機的模型借助上升氣流,順利飛越瞭 12 公裡的距離,初步證明瞭方案的可行性。經過兩百多天的奮戰,在進行瞭六十多次試驗後,1970 年 4 月 23 日,有動力模型 "7015" 順利升空,而且迎角被拉到瞭驚人的 70 度也沒有失速。興奮之餘,他們給這個新方案起瞭一個頗有中國特色的名字—— " 抬式 " 佈局。

▲美國對鴨式佈局早有研究,但美國認為

常規佈局就夠用瞭,所以沒有大力研發

" 抬式 " 這個名字其實比 " 鴨式 " 更加形象和真實,隻是因為中國長期在科技方面缺乏話語權,所以這個名字並沒有被廣泛使用,現在經常提到的 " 鴨式 ",則是來自於法語 "Canard"。但當時的科研工作者還想不到這麼多,他們仍然在積極地推進著 " 抬式 " 佈局的研發。1970 年 5 月 27 日,研制組給進一步完善的 "7016" 模型給上級作瞭匯報表演,這架 1:10 比例的 " 抬式 " 航模僅滑跑瞭三米的距離,1.5 個機身長度就起飛瞭,離陸速度為 7m/s,升力系數達到瞭 2.3,這是一個非常驚人的成果。

▲常乾坤是開國將軍中少有的航空將軍

畢業於蘇聯茹科夫斯基航空工程學院

曾任東北航校的校長

時任空軍副司令員的開國中將常乾坤看到瞭試飛錄像,對此非常感興趣,在他的支持下,研究 " 抬式 " 運輸機作為正式任務被交給瞭西北工業大學,並且給這個項目起瞭一個名字—— " 延安 " 號。延安號方案的核心是借助前翼產生的螺旋槳滑流來加強前翼配平能力,滑流在起降時吹向主翼下方能形成地面效應,平飛時滑流通過主翼的上表面能產生附加升力,從而抑制瞭伴隨鴨翼增升而來的焦點前移。

▲抬式運輸機模型陣列於

西北工業大學航空館(有缺損)

由此可見,中國的 " 抬式 " 飛機是自己的獨創,並不是抄誰的,如果延安號能夠順利研制出來,世界上將會出現一種中國獨有的鴨式運輸機。在延安號項目啟動後,具有短距起降、快速反應和高機動性的 " 抬式 " 方案受到空軍的重視,認為該種類型的飛機在對抗蘇聯可能的入侵中具有很高的價值,在 1975 年被確定為國產戰鬥機的一個方向,並被列為重點項目,代號為 751 工程,這是中國向鴨式佈局的實用化又前進瞭一步。

▲ 751 工程想象圖(圖片來自彩虹熊 _ 白瑋)

1976 年,"751" 抬式戰鬥機方案提出,在當時這非常超前。鴨翼的運用可分為兩種,一種是鴨翼完全固定,僅僅作為一個渦流發生器來用,並不參與對飛機的控制,飛機的俯仰還是由副翼來實現。另一種則是隻提供俯仰力矩,沒有產生渦流增加升力的作用。

"751" 的鴨翼則是二者兼而有之,而且還要提供相當一部分升力,要同時充當渦流發生器、升降舵和另一幅機翼,相當於是一種串列雙翼機,從想象圖也可以看出,"751" 的鴨翼面積不小,當然難度也不小,就當時的條件而言,這是一個非常艱巨的任務。

▲中國曾經研制過的幾種鴨式戰機

但是都停留在模型或紙面上

另外,那個年代的情況大傢也都很清楚,不僅經濟非常困窘,基礎工業也很薄弱,難以實現設計者的想法,還有來自政治運動的頻繁幹擾,科研人員並不能一門心思地去鉆研業務。" 延安 " 號的研制就因為 9.13 事件而被擱置,"751" 工程也因為以上原因而進展緩慢,最後由於資金匱乏而於 1983 年中斷。

▲程老從飛行崗位上退下來後

擔任航空博物館顧問

這是他設計的圓形戰機

改革開放以來,中國確實借鑒或仿制過不少西方裝備,但鴨式佈局的確不是抄襲,中國的科研人員甚至還給這種佈局單獨起瞭一個名字,所謂殲十抄瞭以色列的幼獅更是無稽之談,如果非要給殲十找個 " 爹 " 的話,那也應該是成飛的殲九,如果真是抄瞭人傢現成的東西,哪至於耗那麼長時間,費那麼多勁?

從 " 延安 " 號到 "751",從殲九到殲十,中國的鴨式之路走的並不平坦,但努力並沒有白費,以上的種種努力,最終在殲十項目上開花結果,不僅讓成飛一舉成為航空企業中的佼佼者,還將這種佈局進一步運用到瞭四代機殲 20 上,成為獨樹一幟的 " 中國風 " ——那些敢想敢幹,不畏艱難的航空先驅們,值得今人尊敬。

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