歼20作为我国第一款优秀的五代机，也是由于其独特的外观设计，使之全世界所有五代机中的一个例外。而在此前成飞对歼20外观做出了细节优化，尤其是对鸭翼布局方面大作文文章，独到的优化让歼20鸽更加出众，凭实力一举斩获获国家级奖项。

具体地说，此前知识产权局公布的第21届中国专利奖名单中，歼-20以“升力体边条翼鸭式布局”荣获外观设计专利金奖。这也是中航工业成飞设计研究院首次荣获全国设计大奖。J-20获得国家专利不仅是对成飞的肯定，更是对中国科技事业的有力推动。就连瑞典的专家们也声称这是天才的创意，在获得专利奖之后，美欧若想抄袭还是要付费的。那么，歼20首发的“升力体边条翼鸭式布局”又有何特别之处呢？



具体来说，升力体边条翼鸭式气动布局”是人类飞行器的一个历史性创新。升力体边条翼鸭式布局，这一布局就如其名一样，在鸭式布局的情况下，融合了翼身升力体以及边条翼设计。为了提升现代飞机的最大升力系数，一般会选择鸭翼布局或者侧翼布局。

而同样采用鸭翼布局的战斗机有我国歼-10系列，歼-15，俄罗斯的苏-35，苏-34，苏-30 MKI，欧洲的台风，阵风，鹰狮等等，这种气动布局的飞机具有更好的升力和灵活性。其它战机大多采用侧翼，同样能提升战斗机的升力。美国战斗机由于性能较，推力足够大的发动机，大多采用侧翼气动布局，其巅峰之作也就是F-22。

而我国歼20则另辟蹊径，从布局上补齐推力问题。而J-20的“升力体边条翼鸭式气动布局”之所以能获得金奖，主要是因为它的三项自身设计得到了评委的认可。其中，气动布局的理论依据是歼10总设计师宋文骢所著的一篇学术论文《关于小展弦比升力机气动布局的研究》。



此文介绍了传统的鸭式布局飞机是利用鸭翼与机翼脱体涡之间的有利耦合作用，增加飞机的最大升力，以保证鸭翼产生足够强的脱体涡，将机翼后掠角限制在55度左右，展弦比2.5左右。但这种机翼在迎角范围内不能有效地产生前脱体涡旋，为了兼顾最大升力系数和迎角范围内升力特性，一般情况下应选用后掠角和展弦比适中的机翼，歼20采用鸭式布局，同时增加了翼身融合升力体和侧条翼设计。

边条翼能像鸭翼一样对机翼产生增高作用，很多现代战机都采用边条翼的设计，如F16、苏27、枭龙等。但同时使用边条翼、鸭翼的飞机只有歼20，而歼20则是在鸭翼和主翼直接设计成一对边条翼，让鸭翼和边条翼同时对主翼产生增升作用，达到1+1>2的效果。

这个设计听起来简单，但要想取得成功，还需要经过很长时间的风洞试验，稍不留神，两个增升装置产生的涡流就会相互干扰，使飞机失去增升涡流。J-20通过边条翼和鸭翼的组合，最大升力系数达到了2以上，是目前世界上提升系数最高的飞机(F22最大提升系数为1.6)，这是让评委们认可的第1个本事。


采用“升力体边条翼鸭式气动布局”与未采用对比


而歼20第2个征服评委的本事则是它的垂尾设计，虽然重型机的双垂尾设计可以提供可控迎角，提高横行稳定性，但飞机的增升脱体涡流会在垂尾侧面形成低气压区，降低飞机的升力特性，而2个垂尾之间又会形成高气压区，对上机表面形成反压力梯度，影响飞机的稳定性。

所以，为了兼顾垂尾的作用和消除不利影响，歼20采用了小面积 V型全动的垂尾+腹鳍设计，该设计保证了垂尾在面积较小时仍能保持足够的操纵力矩，而在面积较小时，则减小了对最大升力系数的影响，同时，腹鳍在面积较小时仍能保持足够的横向稳定性。J-20的垂尾设计让升力损失从传统的0.4降至0.1，而且较小的垂尾减少了飞机重量和飞行阻力，与F22的巨大垂尾形成鲜明对比。

很多人认为歼20的外形模仿米格1.44，其实这完全是一个误解。Mig1.44采用的只是鸭型布局，而并未采用“升力体式边条翼鸭型布局”，而且还缺乏隐身设计，其气度布局与歼20截然不同。从这几个方面可以看出歼20与米格1.44有着天壤之别，例如，米格1.44的鸭翼位置明显高于主翼，米格1.44采用腹式进气结构，米格1.44的主翼为中单翼，而歼20是上单翼的典型代表。



评委们认可歼20的第3个本事是，我国首次将鸭式升力体布局在机身上，可以同时使机身具有升力，从而大大提高飞机的机动性能，但早期的鸭式布局飞机都没有采用升力体布局，这是因为传统的鸭式布局飞机要求鸭翼比主翼更高，这样就会在主翼上产生下洗增高的涡流。

而升力体布局飞机要求鸭翼与主翼尽可能地平行，这是一种矛盾的要求。并且歼20鸭翼位置设计精巧，虽然其高度与主翼平行，但通过一定的上斜角和下斜角配合，仍能使鸭翼与主翼位置平行时仍能产生一定的增升涡流，实现鸭式布局与翼身融合升力体布局的结合。

另外，由于歼-20采用的“鸭翼和边条翼的结合”设计，使得歼-20具有强大的超音速巡航能力，因为鸭翼战机的巡航速度本身就可以很容易地达到超音速，再加上边条翼的保护，歼-20的巡航能力只会更好。这一设计使得两个机翼互相配合，各取所需，这就是为什么歼-20有足够强的机动能力。



歼20的垂尾采用了全动设计

整体而言，歼20所采用的升力体边条翼鸭式布局，使该飞机拥有了强大的机动性，这种同样在其他国家难以实现的布局，能够获得国家专利奖励，已经证明了它有多成功，美国人曾认为鸭翼式布局很糟糕，因此放弃了鸭翼式设计。但中国工程师们做出了“强有力”的回应。

而且，这次歼20获得了国家专利奖励，从另一方面来说，也是国家对歼20项目的认可，经过几十年的摸索，中国在飞机设计领域从零到有，从最初仿制苏式布局，到突如其来的歼10项目，中国在飞机设计上一直都是独树一帜。

如今的歼20也是如此，可以说中国在飞机设计领域已经独树一帜，歼10布局的成功，更让人感到欣慰。为我国未来战机的设计奠定了良好的基础。有句话叫“航发只欠好大力，美国本土运石头”。致敬大国工程师！