早期的鴨式布局飛起來像一隻鴨子，“鴨式布局”由此得名，前移的前翼也由此而被稱為“鴨翼”。 無水平尾翼，機翼前面有水平小翼面的飛機。機翼前面的小翼面稱為前翼或鴨翼，前翼可以像水平尾翼那樣起著俯仰操縱和平衡的作用；也可以僅用固定前翼，這時飛機的俯仰操縱由機翼後緣的升降副翼來完成。鴨式飛機因有前翼而不易失速，有利於簡化飛機駕駛和保證飛行安全。在超聲速飛機上採用小展弦比、大後掠角的三角形前翼和機翼，它們之間存在有利的氣流干擾，在一定程度上彌補了鴨式飛機的缺點。
基本介紹
- 中文名：鴨式飛機
- 外文名：canard airplane
- 優點：簡化飛機駕駛和保證飛行安全
- 缺點：穩定性不好
- 發展：短間距鴨式飛機
- 鴨翼得名：早期的鴨式布局飛起來像一隻鴨子
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工作原理
無水平尾翼、但在機翼前面有水平小翼面的飛機。機翼前面的小翼面稱為前翼或鴨翼。前翼可以像水平尾翼那樣由固定部分和升降舵組成（或是全動式前翼），起俯仰操縱和平衡的作用；也可以僅用固定前翼，這時飛機的俯仰操縱由機翼後緣的升降副翼來完成。
一般飛機在迎角增大時會產生低頭力矩，需要由水平尾翼負升力的力矩來平衡。在鴨式飛機上，平衡力矩則是由鴨翼的附加正升力構成的。在大迎角時，平尾減小全機升力；而鴨翼則能增加全機的升力。
鴨式飛機在大迎角飛行時，前翼和主翼都會象普通飛機那樣產生翼尖渦流。前翼的翼尖旋渦流經主翼的上表面，可以改善主翼的空氣動力性能，大大提高飛機在大迎角下的升力係數；主翼的翼尖渦流對前翼的氣動特性也有好處，它會吸引前翼的氣流向下流動，避免翼尖過早失速，充分利用前翼和主翼的有利干擾。
此外，鴨式飛機的重心位於主翼升力作用點的前面，為了保持飛機的俯仰平衡，前翼升力需要產生正升力，因此，飛機的總升力就有較大的增加。對於有的常規飛機來說，情況則相反，飛機的總升力就有所減小。
發展
隨著超音速飛行的發展，人們發現在超音速飛機上採用小展弦比、大後掠角的三角形前翼和機翼，則它們之間還存在一種新的有利干擾。它是由大後掠角的前翼在低速大迎角下出現脫體的旋渦產生的，當旋渦流經後面的機翼上表面時使機翼升力增大。同時機翼上表面的低壓抽氣作用提高了前翼渦流的穩定性，使前翼氣流不易分離。這種有利干擾在一定程度上彌補了鴨式飛機的缺點。瑞典60年代研製的Saab-37超音速戰鬥機就具有這種布局特點。由於前翼與主翼非常靠近，因而被稱為短間距鴨式飛機，又稱近耦合鴨式飛機。
1903年，美國萊特兄弟研製成功的第一架載人動力飛機就是鴨式布局飛機。但由於設計不易得當，其後一段較長時間，鴨式飛機沒有得到廣泛套用。60年代，發現在超音速飛機上採用小展弦比的三角形前翼和機翼，適當安排兩者的相互位置，利用產生的渦升力可改善飛機空氣動力特性，縮短起飛著陸距離。瑞典研製了短間距鴨式飛機Saab-37超音速殲擊機，並於70年代起服役。70～80年代，一些國家設計新型超音速作戰飛機，採用鴨式布局的有增多的趨向，如“歐洲戰鬥機”和法國的“陣風”戰鬥機等。
20世紀60年代，人們發現在採用小展弦比、大後掠角三角形鴨翼和機翼的超音速飛機上選取合理的布局，使鴨翼靠近主翼並位於其上方時，可獲得“有利干擾”。一方面大後掠角鴨翼在低速大迎角下產生的脫體渦流經機翼上表面時使機翼升力增大；另一方面機翼上表面的低壓抽氣作用提高了渦流的穩定性，使機翼不容易產生氣流分離，飛機的氣動特性得到明顯改善，稱為近距耦合。瑞典的Saab-37“雷”式戰鬥機就是採用這種近距耦合鴨式布局，其著陸滑跑距離可以被控制在500米以內。研究表明，對於放寬靜穩定度飛機和採用推力矢量技術的飛機，鴨式布局也比正常布局飛機具有明顯的優勢。鴨式布局飛機有明顯增多的趨向。
瑞典在研製自己的國土防空戰鬥機時，由於國土本身和本國軍力的特點特彆強調飛機的機動性和短距離起飛著陸性能，經過多種方案選擇，他們選擇了鴨式布局。二戰後瑞典空軍先後裝備的JAS-35“龍”、JAS-37“雷”、JAS-39“鷹獅”都採用的鴨式布局。
優缺點
優點
採用鴨式布局的飛機在正常飛行狀態下並沒有多少優越性，但是當飛機需做大強度的機動如上仰、小半徑盤旋等動作時，飛機的前翼和主翼上都會產生強大的渦流，兩股渦流之間的相互偶合和增強，產生比常規布局更強的升力。因此在同等條件下鴨式布局的飛機比傳統布局的飛機具有更好的機動性。
鴨式飛機因有前翼而不易失速，有利於簡化飛機駕駛和保證飛行安全。這對於構造簡單的低翼載輕型和超輕型飛機來說是寶貴的。
近距鴨式布局飛機在氣動上的最大特點是它能與機翼產生有利干擾，推遲機翼的氣流分離，大幅度提高大迎角的升力和減小大迎角的阻力，對提高戰鬥機的機動性有很大好處，此外還有：
(1)現代先進戰鬥機都採用主動控制技術．為亞聲速靜不穩定的設計，鴨面載荷減小，這對減小配平阻力和提高配平能力有利。
(2)對重心安排有利，現代戰鬥機的推重比都很高，發動機重量加大，重心後移。另外由於超聲速性能的需要，一般都採用大後掠角小展弦比的機翼，由於這兩個原因的影響，平尾布局的飛機尾臂減小，為保證操縱和穩定性的要求，要加大平尾面積，對重量和重心都不利。由於機翼和平尾之間的距離很近和平尾面積增大，對阻力產生不利影響。鴨式飛機由於鴨翼在機翼之前，不存在此問題。
(3)根據鴨式飛機布局的特點，鴨式飛機一般都採用大後掠角三角機翼。鴨式布局飛機比平尾和無尾飛機更容易實現直接力控制，其縱向面積分布較好，另外由於沒有平尾及其支持結構，機身後部外形光滑流線。由於這些原因，鴨式飛機的超聲速阻力較小。
(4)鴨式飛機比平尾和無尾布局的飛機更容易實現直接力控制，這對於提高戰鬥機的對空和對地的作戰能力有很大好處，鴨翼差動配以方向舵操縱可實現直接側力控制，鴨翼加機翼後緣襟翼操縱可實現直接升力控制和阻力調節。
(5)鴨式飛機的低空駕馭性較好，因為，鴨式飛機一般採用大後掠小展弦比機翼，它的升力線斜率較低，鴨翼位置靠近駕駛員，有利於突風緩和系統的套用。
(6)現代先進戰鬥機一般都採用矢量推力控制，這對於彌補大迎角操縱能力的不足，提高機動性和實現短距起落都很有好處。由於鴨翼離開發動機噴口很遠，鴨式飛機的重心離噴口距離也較遠，不但矢量推力的操縱效率較高，比較容易實現配平，而且鴨翼配平力的方向與矢量推力的方向一致，因此鴨式布局飛機更適合於矢量推力控制的套用。
(7)鴨式飛機的俯仰操縱不一定靠鴨翼，還可以利用機翼後緣襟翼做輔助操縱，因此鴨翼的面積可以較小，再加上鴨式飛機一般採用大後掠角小展弦比機翼，這些對重量都有好處，鴨式飛機在相同總重的情況下，其翼載較輕(正常布局飛機的機翼要承擔全機重量的102%，而鴨式飛機的機翼只承擔飛機重量的80%，其餘由鴨翼承擔)，不但可以改善鴨式飛機因不能充分使用後緣襟翼而使著陸性能較差的缺點，而且對提高飛機的機動性很有好處。
缺點
鴨式飛機的缺點和問題主要有：
(1)鴨翼處在機翼的上洗氣流中，在大迎角或鴨翼大偏度時有失速問題，影響操縱和配平的能力。為此鴨面一般採用大後掠和小展弦比的平面形狀，雖然這樣可以緩和失速，但同時帶來鴨面升力效率降低的問題。
(2)與平尾飛機相比，鴨式飛機的橫側氣動特性存在較多問題，鴨翼渦對垂尾的不利干擾，保證良好的大迎角橫側穩定性是鴨式飛機設計的一大難點。鴨面的不同偏度對橫側氣動特性可能產生不同的影響，使達到可接受的橫側氣動特性的問題更加複雜化。
(3)鴨式飛機的起飛著陸性能受鴨翼配平能力的限制，不能使用後緣襟翼，或者只能使用很小的偏度，為解決這一問題，有時要在鴨翼上採用前或後緣襟翼，甚至採用吹氣襟翼，使問題複雜化也增加了重量，採用靜不穩定設計可能緩和或解決此問題。
(4)平尾布局的飛機用差動平尾加副翼操縱可以得到很高的滾轉率。而鴨式飛機一般採用大後掠角小展弦比的鴨面，差動時的橫向操縱效率不高，而鴨式飛機的機翼後緣襟翼往往還要當做俯仰操縱面使用，著陸時還可能要做增升襟翼，這些都限制了後緣襟副翼的橫向操縱能力，因此鴨式布局飛機的橫向操縱能力比平尾飛機要差。
(5)在採用ACT和亞聲速靜不穩定設計，由於存在：①大迎角低頭操縱力矩要求；②鴨翼載荷過大帶來配平阻力增大和最大配平升力降低的問題。與平尾布局飛機相比，鴨式布局飛機不能採用太大的亞聲速靜不穩定度，以免影響其優勢的發揮。
(6)現代先進戰鬥機為了獲得最佳的氣動效率，首先要對基本機翼進行最佳化設計，例如採用程式控制的前後緣襟翼和機翼彎扭。它不但改善了大迎角時機翼的分離狀況，對鴨式布局來說，也削弱了其控制機翼氣流分離和提高大迎角升力的優點。任何改善機翼氣流分離的措施都會有同樣的效果。例如機翼邊條，這些都影響鴨式布局的優勢。
型號舉例
Saab-37
瑞典研製的saab-37是當今鴨式飛機的典型代表。 
Saab-37是一種多用途戰鬥機，先後發展了多種型別，可用於對地攻擊、截擊、偵察和教練等。第一架原型機於1969年首次試飛，生產型於1971年開始交付部隊使用。該機的機翼和鴨翼均為三角翼，具有良好的飛行性能和短距起落能力。以全夭候截擊型JA-37為例。翼展10．6米，機長16．4米，機高5．9米。裝一台RM-8B型渦輪風扇發動機，最大推力7350公斤。起飛重量1 5000～1 7000公斤，最大起飛速度M2.0，實用升限18500米，作戰半徑500～1000公里，起落滑跑距離400～500米。
