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基础理论

飞机的构造-飞机的机翼-水平尾翼

时间:2012-02-05 23:44:01   作者:未知   来源:网络文摘   阅读:1422   评论:0

水平尾翼简称平尾,安装在机身后部,主要用于保持飞机在飞行中的稳定性和控制飞机的飞行姿态。尾翼的内部结构与机翼十分相似,通常都是由骨架和蒙皮构成,但它们的表面尺寸一般较小,厚度较薄,在构造形式上有一些特点。一般来说,水平尾翼由固定的水平安定面和可偏转的升降舵组成。

飞机的构造-飞机的机翼-水平尾翼

* 水平安定面

安定面的作用是使飞机具有适当的静稳定性。当飞机在空中作近似匀速直线运动飞行时,常常会受到各种上升气流或者侧向风的影响,此时飞机的航行姿态就会发生改变,飞机会围绕质心左右(偏航)、上下(俯仰)以及滚转。如果飞机是静不稳定的,就无法自动恢复到原来的飞行姿态,即如果飞机受到风的扰动而抬头,那么飞机就会持续抬头,而且当这股扰动气流消失以后,飞机就会保持抬头姿态,而无法恢复到原来的姿态。

飞机的水平安定面就能够使飞机在俯仰方向上(即飞机抬头或低头)具有静稳定性。水平安定面是水平尾翼中的固定翼面部分。当飞机水平飞行时,水平安定面不会对飞机产生额外的力矩;而当飞机受到扰动抬头时,此时作用在水平安定面上的气动力就会产生一个使飞机低头的力矩,使飞机恢复到水平飞行姿态;同样,如果飞机低头,则水平安定面产生的力矩就会使飞机抬头,直至恢复水平飞行为止。

* 升降舵

上面所说的情况是假设飞机作自由运动,而没有飞行员操纵。当我们需要操纵飞机抬头或低头时,水平尾翼中的升降舵就会发生作用。升降舵是水平尾翼中可操纵的翼面部分,其作用是对飞机进行俯仰操纵。

当需要飞机抬头向上飞行时,驾驶员就会操纵升降舵向上偏转,此时升降舵所受到的气动力就会产生一个抬头的力矩,飞机就抬头向上了(如上图所示)。反之,如果驾驶员操纵升降舵向下偏转,飞机就会在气动力矩的作用下低头。

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全动平尾

一般来说,传统飞机的水平尾翼都是由固定的水平安定面和可偏转的升降舵组成。随着飞机的不断发展,为了进一步提高飞机的操纵性能,尤其是在超音速飞行时的操纵能力,如今许多超音速飞机(尤其是高性能的战斗机,如俄罗斯的Su-27、美国的F-15“鹰”战斗机等)都将水平尾翼设计成可偏转的整体,称为全动平尾。

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全动平尾是将飞机的水平安定面和升降舵合而为一的部件,它通过转轴与机身结合,飞行员可以控制整个平尾偏转,这使得飞机的操纵性能大大提高。根据转轴的安排形式,我们可以将全动平尾分为两大类:直轴式全动平尾和斜轴式全动平尾。

* 直轴式全动平尾

直轴式全动平尾的转轴与机身轴线相垂直,构造比较简单,适用于小展弦比的梯形和三角形平尾。其缺点是空气动力载荷对转轴的扭矩较大。

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* 斜轴式全动平尾。

斜轴式全动平尾的转轴与机身轴线不垂直,往往带有一定的后掠角,适用于后掠平尾。斜轴式全动平尾的优点是便于将转轴安排在平尾翼型最大厚度线附近,也有利于减小空气动力载荷对转轴的扭矩。其缺点是:转轴在机身内的安排比较复杂,此外,如果要在左右转轴连接处用一个摇臂推动两边的平尾同时偏转,则接头的构造相当复杂。

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