天下匿蹤戰機一大抄？戰機外型設計三大考量

在最近舉行的首爾航展中，韓國展示了他們與印尼聯合開發的KF-21匿蹤戰機，乍看之下，它的外型與美國的F-22極為相似。為何世界各國的五代機大多外觀相去不遠呢？

其實不論四代機還是五代機，外型長得有些相似的戰機的確不少，但不能夠以「誰抄誰」的角度來理解這個相似性，更好的方式，反倒是從設計的源頭來思考這個現象──相近的飛機整體構型選擇，體現的是這些飛機在設計時可能受到了類似的限制條件，且欲達到飛行性能最佳化的操作區間也差不多。

第四代以及所有更早之前的戰機，它們在外型設計時要面對的主要有兩大考量：空氣動力學效應和機體結構強度。第五代戰機則是在這個基礎上，加入了電磁匿蹤的考量。

空氣動力學方面的考量是我們一般人最熟悉的，也是最直接影響飛機外型、絕大多數情況下最重要的。舉例而言，較注重中低速靈活纏鬥性能的戰機，其主翼的翼剖面通常會略厚、彎曲度會略高一些（但整體上還是很薄、很少彎曲的），展弦比（翼展平方／翼面積）會略高，如F-16、F/A-18、F-35C；較重視高空高速持續飛行、攔截性能的戰機，它的主翼翼剖面就會更薄、展弦比就會更低，如MiG-31、歐洲颱風、F-22。

從結構的角度來看，展弦比高（細長型）的機翼，受到空氣動力時較容易被「掰彎」，結構不那麼強；展弦比低（粗短型）的機翼則很堅固，如三角翼設計的飛機。機身和進氣道的設計也會對結構強度造成影響，比如F-15、F-22那種直接將兩側矩形進氣道和機身做成一體的箱型構造，就容易造出堅固且輕巧的機身，Su-35、Su-57那樣整個機體較為扁平、進氣道裝在下方的設計，就需要在機身結構強度上有更多的加強（不過好處是有舉升體機身）。

最後，就五代機會用到的電磁匿蹤特性來看，戰機為了將雷達波集中反射到幾個不重要的方向、避免敵方雷達接收到回波，都必須將飛機設計得有棱有角；為了避免強反射訊號，需要避免帶有直角的幾何外型、透過進氣道的設計讓發動機風扇不外露；有些地方還有鋸齒狀的設計，讓雷達波衰減等。

F-35B戰機。（作者提供）

第五代匿蹤戰機，它們在設計上必須同時兼顧以上提到的「氣動」、「結構」、「匿蹤」三大考量。這三者在設計時，可以說是「互相牽制」，其中又以匿蹤的考量帶來的限制最為嚴格、能變化的地方最少，比如為了避免直角，必須將垂尾改成外傾式雙垂尾；為了讓雷達波集中反射到左前、左後、右前、右後，機身上很多邊緣的傾斜角度，都要和主翼前緣的後掠角或主翼後緣的前掠角相同；進氣口則幾乎只能在F-22那種隔板與機身平行的進氣口或F-35那種DSI鼓包式進氣口之間做選擇；內置彈艙也是很常見的設計。

此外，由於匿蹤戰機是「戰術戰鬥機」，而非F-117、B-2、MQ-28那種以其他用途為主的匿蹤機，所以它們的飛行性能要求，也都有一定程度的相似性，比如要能夠超音速飛行（但同時不太需要飛到超過2.5馬赫）、要有很好的爬升率和轉彎率等。

世界各國的第五代戰鬥機，就是在這樣設計時都受到三大考量的牽制（亦即，限制條件都差不多的情況下），再加上對飛行性能的要求也類似，那麼，最後求出的「最佳化的整體構型方案」，理所當然的也就會相去不遠。與其說這是抄襲，不如更貼切的說，這是「英雄所見略同」。

※作者畢業於成功大學航空太空工程學系，著有《戰鬥機設計與運作原理》。