铁血国防知识扫盲教导总队
为了国防知识的普及奋斗! 保卫我们的祖国需要的不仅仅是热血! 还要有钢铁!
公社首页 成员列表 所有讨论 博客 推荐 公告 在线用户 申请加入 自我推荐 邀请 管理 公社充值
[1] [2][下一页] [末页]
讨论主题:[原创]漫谈尾翼
2008-07-20 23:56
          
楼主
发表心情 尾翼就是指飞机后部的翼面。主要有两种,一种是平尾。一种是垂尾。我写那篇关于翼形的文章时,就有人回贴说我应该一起写关于尾翼的东西。我想来想去,还是感觉尾翼比机翼要麻烦。因为从有飞机以来机翼外形一般没什么太大变化直到第二代喷气战斗机出现了一些不同设计(我那个贴子说了一些),主要变化在机翼截面形状上。尾翼就麻烦多了,所以还是另开一贴吧!

世界上最早的飞行装备是中国的风筝,看到过的一篇文章说风筝是春秋时期发明的。为了让风筝稳稳的飞在天上,中国人模仿性地给风筝加上了鸟一样的翅膀和尾巴。这就是世界上最早地尾翼。这个平尾在风筝上调整了气动中心使重心与气动焦点关系更合理,所以风筝就能稳定的飞行了。

铁血网提醒您:点击查看大图



后来在那些白痴白人的滑翔机也模仿鸟的结构做成的,没一个能飞起来的。后来终于有个法国人(还算有点智商的东西)写了一篇文章《论空中的航行》也就是所谓现代航空理论的基础。他在文中提到了为了保证飞行器航向的稳定的可操纵性需要垂尾。同样纵向稳定性和可操纵性需要一个平尾。如此开始飞机的尾翼一词正式出现在人类航空史上。

铁血网提醒您:点击查看大图
达芬奇设计的东西




莱特兄弟的飞机,由当时的技术限制,只有用绳子拉舵面操作。为了绳子不互相缠绕只能把控制纵向动作的机翼拿到了飞机的最前边。由于当时速度非常低,操纵面太小根本达不到操纵目的,所以用得都是全动平尾和垂尾。莱特兄弟的飞机,是全动鸭翼布局。前鸭翼在飞行中产生的混乱流体场对主机翼产生的不良影响直到20世纪90年代才彻底被解决,所以莱特兄弟的飞机的总体布局并不合理。
铁血网提醒您:点击查看大图




一战时期的飞机就基本成形了,主要起配平和操纵功能的尾翼都放到了后方。因为把尽量多的操纵面向后移的同时,操纵气动力焦点会向后移,使飞机更趋向于安定设计(重心在气动焦点前方是安定设计,什么是安定设计我以后慢慢说)那个时代安全比机动性更重要。这时尾翼的功效随着飞行速度的增加而增加,全动的操纵面很小的角度改变就会产生很大的力改变,使整体操纵效率很低。所以这个时代的飞机的尾翼操纵面用的是固定翼面,通过舵面改变翼形从而改变力大小的方向的。固定部份翼面的作用也就成了配平飞行中的突变状态(受到侧风影响,垂尾面积较大所以受到的影响更大,飞机有自动修正飞行姿态能力)。操纵面成了改变飞行状态的手段(通过偏转产生操纵力,改变飞机姿态)。
铁血网提醒您:点击查看大图





到了二战时期飞行理论更趋成熟。为了减小阻力尾翼形状也从方形向椭圆形变化,为了生产方便尾翼形状又向梯形变化。尾翼也出现了 “┳”型尾翼,“┻”型,“╋”型尾翼布局。
“┳”和“╋”型尾翼因为平尾在垂尾之上所以对垂尾的强度要求较高。由于平尾的干扰,垂尾的气动效率也变大方向稳定性较强。但在大迎角状态下,平尾处于主翼的尾流场中使平尾的操纵效率突减甚至失效,而在大迎角状态下平尾正是要用来调整飞行姿态,避免进入尾旋的。所以,这种尾翼布局只能用在运输机和轰炸机上。
铁血网提醒您:点击查看大图

“┻”形尾翼因为平尾安装位置非常低,在飞机大迎角状态下,平尾反倒被送到平稳流场中,其操纵效率反而更高,抗尾旋的能力也就更强。所以战斗机大都采用这种布局方式。
铁血网提醒您:点击查看大图

垂直尾翼变化就多了,有单垂尾、双垂尾、三垂尾、四垂尾。单垂尾就一个垂尾,结构简单,重量轻。多用在单发飞机上,机头的螺旋桨气流正好吹过垂尾使其效率增加,二战中的战斗机大多是这种设计。双垂尾就是两个垂尾,一般用在双发飞机上,也是分别在两个螺旋桨气流之下,双发轰炸机B-24就是这种设计。
铁血网提醒您:点击查看大图

三垂尾就是双垂尾中间又增加一个。法国“卢瓦尔-纽波特”LN411
铁血网提醒您:点击查看大图

四垂尾就是一共四个垂尾,在P-38上用了这种方案,不论P-38在哪种飞行姿态下,它的两个螺旋桨都能吹到垂尾。P-38的平尾在垂尾中穿过,也能“享受”螺旋桨气流的关照,操纵效率大增。所以P-38的机动能力超群。

铁血网提醒您:点击查看大图



二战后进入了喷气时代,飞行速度跨越前进。很快达到了音速,为了解决音障问题,发明了后掠翼。尾翼同也被设计成后掠。厚度也被减小,这种翼形下的平尾所产生的力又会变得很小无法改变飞行状态,人们又回到了原点,使用全动平尾。垂尾由于需要在超音速的激波中很好地保持方向稳定性,被设计得很大,只用舵面操纵就可以完成满足方向改变需要(飞行员对方向的改变要求,没有对纵向俯仰改变要求大),所以没用全动垂尾。
铁血网提醒您:点击查看大图


后来美国和苏联又偏执性地追求速度和高度。于是就产生了一堆“怪物”。
Mig-25后掠得变态的尾翼
铁血网提醒您:点击查看大图

和美国F-104在地面时机翼锋利的前缘(只有两个剃须刀片厚)要用专用翼盒罩住以免伤人甚至杀人。
铁血网提醒您:点击查看大图

SR-71更是为了减小阻力把平尾去掉,只用主翼上的升降副翼偏转改变气动焦点,产生偏转力。
铁血网提醒您:点击查看大图

这期间垂尾又分成了单垂尾和双垂尾两大第别。单垂尾为了提供足够的稳定性越来越巨大,双垂尾就可以把每一个垂尾都设计得小一些。

直到F-4的倒霉开始美国和苏联又回到了动机能力的老问题上来。于是,大迎角下的设计成了战斗机设计的主要思想。在大迎角下,大后掠的垂尾前缘与气流的方向几乎是平行的甚至是负角,这就是说垂尾完全失效。而且机身所产生的紊流区正好覆盖了垂尾。所以才有了F-16这样的中后掠而高大的垂尾。
铁血网提醒您:点击查看大图
和F-15这样分装在机身两边,尽量在大迎角状态下不被机身紊流影响的双垂尾。
铁血网提醒您:点击查看大图
光是这样还不足以提供稳定性,所以飞机的肚皮上又被装上了一些安定翼。这些安定翼不会受到机背紊流的影响,而且在机腹压缩作用的气流下,效率更高,以补偿飞机方向的稳定性。(要是我,我就用电传操纵的全动垂尾了,何苦来的做这多麻烦。一个电脑配平OK了。)
铁血网提醒您:点击查看大图
平尾则是以梯形翼为主,大后掠也没什么太大妨碍,只是面积越来越大,不过F-15为了增加平尾的气动效率给平尾前缘加上了钜齿,这东西制造的涡流使平尾在机翼的紊流中气动效率明显提高,但阻力也是具增。

只是有些设计把平尾拿到了机头做了鸭翼。这里就不多说鸭翼了。



进入了21世纪,全新一代的战机开始装备了,F-22就是这一轮的领跑者。F-22兼顾了隐身性和机动性。垂尾大棱形双垂尾,为了减小雷达牲有巨大的外倾。又正好在机翼和平尾之间,减小的反射区。F-22的方向舵转轴前掠设计,为的是在大迎角下有方向舵就变成了垂直转轴。平尾也用的是大面积棱形翼面设计,有很好的控制能力又有比较小的雷达特征。
铁血网提醒您:点击查看大图
本文内容于 2008-7-23 19:52:04 被于泽龙编辑


点击数:456 | 回复数:30
2008-07-21 08:47
    
第2楼
发表心情泽龙!
图片!
一定要图片
现在铁血的孩子都被惯坏了!


------------------------------------------
http://group.tiexue.net/tiexuesaoman/
铁血国防知识扫盲教导总队总教官
【厦门警备区】: 甘领【职务】: 军区副政委
【参谋编号】: xmjb-0002 【警备区军衔】: 少将
为了祖国,放弃窝里斗!
2008-07-21 10:39
    
第3楼
发表心情昨天我手被烫坏了,打字都疼。 写完都后半夜了。 我今天慢慢补上。


------------------------------------------
昨天你哪去了?
2008-07-21 12:34
    
第4楼
发表心情图补好了。


------------------------------------------
昨天你哪去了?
2008-07-21 16:56
    
第5楼
发表心情顶起来 让大家都能看到一下


------------------------------------------
昨天你哪去了?
景宗
军衔:海军中士
军号: 1552046
2008-07-21 20:26
    
第6楼
发表心情呵呵,楼主是不是看了我给你的回复才写的这篇文章啊?顶了


------------------------------------------
0
2008-07-21 21:58
    
第7楼
发表心情嗯 看了以后想了一阵子 才写出来的


------------------------------------------
昨天你哪去了?
April
军衔:中国海军上校
军号: 20071
头衔: 散人
2008-07-21 22:42
    
第8楼
发表心情好东西
本文内容于 2008-7-22 19:47:18 被朱里奥·恺撒编辑


------------------------------------------
【血狼兵团】军种:海军
【血狼兵团】军籍:HXL-H-0146
2008-07-22 08:25
    
第9楼
发表心情奇怪!
在公社里怎么看不到图片?


------------------------------------------
http://group.tiexue.net/tiexuesaoman/
铁血国防知识扫盲教导总队总教官
【厦门警备区】: 甘领【职务】: 军区副政委
【参谋编号】: xmjb-0002 【警备区军衔】: 少将
为了祖国,放弃窝里斗!
2008-07-22 15:53
    
第10楼
发表心情好啊!
泽龙
你们甘领导再不努力
就让贤吧!


------------------------------------------
0
2008-07-22 18:00
    
第11楼
发表心情支持一下
楼主很专业哦
2008-07-22 19:16
    
第12楼
发表心情以后多彼此关照
本文内容于 2008-7-22 19:47:22 被朱里奥·恺撒编辑


------------------------------------------
超音速的啮齿动物
永恒魅力
军衔:海军少校
军号: 437461
头衔: 东海舰队总司令
2008-07-22 19:35
    
第13楼
发表心情不错啊 怎么不讨论讨论 J-10单垂尾 SU-33的三面翼啊


------------------------------------------

【军团】:铁血第一海军 【军职】:东海舰队青龙号教导员
【军衔】:海军上尉 【军籍】:HJ-00041

2008-07-23 09:18
    
第15楼
发表心情泽龙
以后你和啮齿关照一下公社吧
我这段时间忙点!


------------------------------------------
http://group.tiexue.net/tiexuesaoman/
铁血国防知识扫盲教导总队总教官
【厦门警备区】: 甘领【职务】: 军区副政委
【参谋编号】: xmjb-0002 【警备区军衔】: 少将
为了祖国,放弃窝里斗!
2008-07-23 09:58
    
第16楼
发表心情楼主
问一下啊
尾翼是否全动,对飞机性能有什么影响?


------------------------------------------
0
2008-07-23 11:41
    
第17楼
发表心情
 以下是引用中国拥护者 在第16楼的发言:
楼主
问一下啊
尾翼是否全动,对飞机性能有什么影响?


超音速的时候,普通厚度的平尾会产生非常大的阻力。足可以把平尾折断。所以只能减小厚度减小阻力,但同时平尾效率被大大减小。

F-86,在高速飞行的时候气动焦点后移重心不变,经常出现拉杆不抬头反而低头的情况,就是因为平尾厚度小,以前的平尾部分偏转产生的力不够改变飞机低头的力。部分偏转平尾你可以理解为,改变平尾升力大小和方向。(升降舵向上偏转,平尾变为向下弧度,产生向下的升力,偏转越大弧度越大,向下的力越大。)

在后来的F-100上用了全动平尾,整个平尾全部偏转产生更大下压力,平衡飞机高速飞行时低头力。(整个平尾向下偏转,你可以简化理解为简单的导流板。巨大的水平气流冲击平尾,被偏转的平尾导流向上,平尾所受到的反做用力的大小你想想会小吗?)

垂尾的主要作用是保持航向稳定,飞机左右是对称的一般情况下无太大的偏航力。垂尾更多的是抵消阵风的干扰。所以垂直安定面巨大,方向舵很小也能达到预期目的。不过从喷气机发展史来看,这个方向舵也是越来越大了。

我在文中所说全动垂尾,只是我自己一个想法。用电脑感知飞机偏航情况自动调整垂尾配平航向。这样垂尾就不用太大面积而且效果明显。不过到目前为止没有一架喷气机用全动垂尾。
本文内容于 2008-7-23 11:45:42 被于泽龙编辑


------------------------------------------
昨天你哪去了?
2008-07-23 11:43
    
第18楼
发表心情
 以下是引用永恒魅力 在第13楼的发言:
不错啊 怎么不讨论讨论 J-10单垂尾 SU-33的三面翼啊


我在另一个贴子的回复里说过鸭翼的事 《答网友关于翼型的问题》 http://bbs.tiexue.net/post_2912585_1.html

敬待指教


------------------------------------------
昨天你哪去了?
2008-07-23 13:40
    
第19楼
发表心情泽龙
提个建议
你把那个翼形的重新发到公社里来啊!


------------------------------------------
http://group.tiexue.net/tiexuesaoman/
铁血国防知识扫盲教导总队总教官
【厦门警备区】: 甘领【职务】: 军区副政委
【参谋编号】: xmjb-0002 【警备区军衔】: 少将
为了祖国,放弃窝里斗!
2008-07-23 13:55
    
第20楼
发表心情好!
好久没看到这样的好帖了!


------------------------------------------
0
嗜血猛兽
军衔:陆军上尉
军号: 76083
头衔: 铁血经济中心研究员
2008-07-23 15:46
    
第21楼
发表心情平尾和垂尾要分开布置,以避免气流的干扰。这一点F-18做得非常好。


------------------------------------------
绝路亦是路,红颜白首度。
青山蓝天外,何处不江湖。

生活就象强奸,
如果不能反抗,
那你就享受吧!

MAIL/MSN: GZHOU01@163.COM
2008-07-23 15:55
    
第22楼
发表心情泽龙
题目里加一个()
就说(多图)


------------------------------------------
http://group.tiexue.net/tiexuesaoman/
铁血国防知识扫盲教导总队总教官
【厦门警备区】: 甘领【职务】: 军区副政委
【参谋编号】: xmjb-0002 【警备区军衔】: 少将
为了祖国,放弃窝里斗!
2008-07-24 08:47
    
第23楼
发表心情泽龙?
听到没?


------------------------------------------
http://group.tiexue.net/tiexuesaoman/
铁血国防知识扫盲教导总队总教官
【厦门警备区】: 甘领【职务】: 军区副政委
【参谋编号】: xmjb-0002 【警备区军衔】: 少将
为了祖国,放弃窝里斗!
2008-07-24 12:47
    
第24楼
发表心情再说一下啊
题目以后要起的惊悚一点!


------------------------------------------
http://group.tiexue.net/tiexuesaoman/
铁血国防知识扫盲教导总队总教官
【厦门警备区】: 甘领【职务】: 军区副政委
【参谋编号】: xmjb-0002 【警备区军衔】: 少将
为了祖国,放弃窝里斗!
2008-07-26 13:50
    
第25楼
发表心情
 以下是引用甘领 在第24楼的发言:
再说一下啊
题目以后要起的惊悚一点!

甘领都快违规了!


------------------------------------------
0
2008-07-27 13:52
    
第26楼
发表心情以前对尾翼真的不大了解!


------------------------------------------
0
2008-07-27 13:55
    
第27楼
发表心情楼主的文章稍微复杂了一些!


------------------------------------------
0
2008-07-27 16:54
    
第28楼
发表心情世界上最早的飞行装备是中国的风筝,看到过的一篇文章说风筝是春秋时期发明的。为了让风筝稳稳的飞在天上,中国人模仿性地给风筝加上了鸟一样的翅膀和尾巴。这就是世界上最早地尾翼。


------------------------------------------
【所属军团】:神鹰军团 【军团职务】:空军第一师副政委
【军衔】:上校 军号:TJ-SY-00373神鹰军团 神鹰军校 欢迎您的加入


2008-07-27 18:39
    
第29楼
发表心情
 以下是引用巴顿朱可夫 在第28楼的发言:
世界上最早的飞行装备是中国的风筝,看到过的一篇文章说风筝是春秋时期发明的。为了让风筝稳稳的飞在天上,中国人模仿性地给风筝加上了鸟一样的翅膀和尾巴。这就是世界上最早地尾翼。


风筝最早是用作发送军事信号。与烽火台一个功能。但制作要方便得多。


------------------------------------------
昨天你哪去了?
急速之隼
军衔:陆军中士
军号: 1322159