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飛機的尾部

尾翼是安裝在飛機後部用於穩定和控制的裝置。尾翼壹般分為垂直尾翼和水平尾翼。

垂尾,簡稱垂尾,由壹個固定的垂直安定面和壹個活動方向舵組成。在飛機中主要起方向穩定和方向控制的作用。根據垂尾的數量,飛機可分為單垂尾、雙垂尾、三垂尾和四垂尾飛機。平尾,簡稱平尾,是飛機縱向平衡、穩定和控制的翼面。水平尾翼對稱布置在飛機尾部,基本水平。翼面的前半部分通常是固定的,稱為水平安定面。後半部鉸接在穩定器後面,可以操縱上下偏轉,稱為升降舵。升降機的後邊緣也裝有壹個調整片。在大型飛機中,為了提高平尾的平衡能力,可以在飛行過程中緩慢改變水平安定面的安裝角度,這樣的平尾稱為可調平尾。在飛行中,飛機升力的位置會隨著迎角和速度的變化而移動,飛機的重心也會因為油耗等原因而發生變化。這樣升力在所有狀態下都無法通過重心,所以存在力矩。在平尾飛機中,這個力矩被平尾負升力或正升力的力矩所平衡。由於平尾遠離重心,飛機只需很小的平尾升力就能保持力矩平衡。

飛機在飛行中會因各種擾動(如大氣中的陣風)而偏離原來的姿態。水平尾翼具有恢復飛機原始姿態的能力,對飛機的縱向穩定性起作用。

飛機在飛行過程中經常需要改變飛行狀態,如爬升、平飛、下降等。對於壹架穩定的飛機來說,要改變飛行狀態,需要克服穩定力矩。比如增加飛機的迎角,就需要有平視力矩來克服穩定力矩。當飛行員操縱升降舵向上時,平尾會產生擡頭力矩,使飛機在增大的迎角下保持平衡,這就是平尾的縱向控制功能。

水平尾翼根據其相對於機翼的上下位置大致可以分為三種:高水平尾翼、中水平尾翼和低水平尾翼。水平尾翼位於飛機尾部。在流過水平尾翼之前,氣流受到機身、機翼和發動機短艙的影響,速度降低,方向改變。此外,螺旋槳滑流或發動機噴氣也會改變平尾的升力。它們對平尾的穩定性和操縱性有很大影響。由於影響平尾做功的各種因素隨著迎角和速度的變化而變化,要選擇壹個合適的平尾位置來保證在所有飛行狀態下都有較高的平尾效率是非常困難的,往往需要大量的風洞實驗才能最終選擇。

在英國三叉戟客機上,平尾在垂尾的頂端。從飛機正面看,水平尾翼和垂直尾翼形成壹個T形,因此得名T形尾翼。這種飛機的發動機短艙位於機身尾部兩側,機翼位置向後。只有把水平尾翼移到垂直尾翼的頂部,才能避免機翼、發動機短艙和噴流的影響。由於垂尾後掠,可以使平尾盡量遠離機翼,提高平尾效率。在很多超音速戰鬥機上,由於機身尾長較短,水平尾翼非常靠近機翼。如果把平尾放在較低的位置(機翼弦平面以下),可以避免機翼和機身在大迎角時,它們對平尾的不利影響可以減小。

亞音速時,偏轉升降舵也會影響前面水平安定面上的升力,控制效率高。在超音速時,升降舵的偏轉對前安定面沒有影響,舵面的操縱效率大大降低。因此,在超音速飛機中,水平尾翼做成壹個可以轉向和偏轉的整體,稱為全動水平尾翼。全動平尾上不再有安定面和升降舵。全動平尾的結構與機翼相同,但翼面的所有彎矩和扭矩載荷都集中在根部的轉軸上,而承力點是可轉動的軸承,所以全動平尾的根部結構復雜,重量較重。

通常超音速飛機機翼展弦比較小,翼展比平尾翼展長不了多少。利用平尾差速器產生滾轉控制力矩可以滿足飛行的要求。水平尾翼的左右翼既可以向同壹個方向偏轉充當升降舵,又可以向不同方向偏轉(差動)充當副翼,這就是差動水平尾翼。采用差動平尾後,可以取消機翼上的副翼,因此可以在機翼的整個後緣安裝襟翼,提高飛機的起降性能和機動性。在具有可變後掠翼的飛機中,機翼可以繞垂直方向(弦平面)樞轉(通常稱為拍打)。比如機翼上裝了副翼,就不能在大後掠角下工作,只能用差動平尾作為主滾轉操縱面。垂尾的簡稱,起著維持飛機航向平衡、穩定和控制的作用,原理與平尾類似。垂尾只布置在飛機軸線的上部,因為飛機在起飛和降落時,機頭向上傾斜,機尾離地面很近,所以無法布置垂尾面。和水平尾翼壹樣,垂直尾翼面的前半部分通常是固定的,稱為垂直安定面,後半部分鉸接在安定面的後面,可以轉向和偏轉,稱為方向舵。垂尾的作用是在不側滑的狀態下保持轉彎;側風著陸時機頭保持在跑道上;平衡飛行中的不對稱偏航力矩(如多臺發動機中壹臺發動機停機產生的偏航力矩)。可以在方向舵控制系統中安裝阻尼器,以阻止飛機在高空和高速飛行中的偏航和搖擺現象。

飛機對航向控制能力的要求不高,即使是超音速飛機,也很少使用全動垂尾。

大多數飛機只有壹個垂尾(單垂尾)。它位於對稱平面內。在壹些多發動機螺旋槳飛機中,為了提高垂尾效率,垂尾被刻意放置在螺旋槳後面的高速氣流中。因此,垂尾分為兩個(雙垂尾)或兩個以上(多垂尾)機翼。在雙垂尾型中,通常在平尾的兩端布置兩個垂尾,以提高平尾的效率。在超音速飛機中,由於機身比較厚,為了保證飛機在高空高速飛行時仍有足夠的航向穩定性,需要較大的垂尾面積。如果采用雙垂尾型,可以降低垂尾的高度,減小側滑時垂尾產生的滾轉力矩。同時也可以提高大迎角下的航向穩定性。它由左右機翼組成,像壹個平尾,大二面角固定在機身尾部。V型尾翼具有垂直尾翼和水平尾翼的功能。翼型可分為固定安定面和鉸鏈方向舵兩部分,也可做成全動式。

兩個V型尾翼面在俯視和側視方向都有壹定的投影面積,因此可以同時起到縱向(俯仰)和航向穩定性的作用。當兩個舵面向同壹個方向偏轉時,它就像壹個升降舵;當它們向不同的方向偏轉時(微分),它們就像方向舵壹樣。

有壹個特殊的V型尾翼,既可以起到垂直尾翼的作用,也可以起到水平尾翼的作用。

有時候,汽車的擾流板也叫汽車的尾翼,和常說的尾翼是兩個概念。

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