垂直尾翼

更新时间:2022-08-25 12:58

飞机尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的主要功能是操纵飞机升降和偏转,并保证飞机平稳飞行。

组成

垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。

垂直安定面

垂直安定面是垂直尾翼中的固定翼面部分。当飞机沿直线作近似匀速直线运动飞行时,垂直安定面不会对飞机产生额外的力矩,但当飞机受到气流的扰动,机头偏向左或右时,此时作用在垂直安定面上的气动力就会产生一个与偏转方向相反的力矩,使飞机恢复到原来的飞行姿态。而且一般来说,飞机偏航得越厉害,垂直安定面所产生的恢复力矩就越大。

总结下来,垂直安定面的作用如下:

1、提供飞机横向静稳定性;

2、提供横向阻尼力矩即提供飞机横向动稳定性。

方向舵

方向舵是垂直尾翼中可操纵的翼面部分,其作用是对飞机进行偏航操纵。顾名思义,只要控制方向舵的偏向,就能让客飞机拐弯了,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。当我们需要控制飞机的航向时,飞行员就可以操纵垂直尾翼中的方向舵达到偏航的目的。方向舵的操纵原理与升降舵类似,当飞机需要左转飞行时,驾驶员就会操纵方向舵向左偏转,此时方向舵所受到的气动力就会产生一个使机头向左偏转的力矩,飞机的航向也随之改变。同样,如果驾驶员操纵方向舵向右偏转,飞机的机头就会在气动力矩的作用下向右转。

因此,其作用是对飞机进行偏航操纵,但飞机在空中的转向并不是直接依靠这个垂尾上的方向舵,而是靠主翼上的两个副翼改变坡度通过离心力的作用度形成转向的。

工作原理

垂直尾翼的固定面主要用于保证飞机水平方向上的稳定性。当飞机沿直线作近似匀速直线运动飞行时,垂直安定面不会对飞机产生额外的力矩,但当飞机受到气流的扰动,机头偏向左或右时,此时作用在垂直安定面上的气动力就会产生一个与偏转方向相反的力矩,使飞机恢复到原来的飞行姿态。而且一般来说,飞机偏航得越厉害,垂直安定面所产生的恢复力矩就越大。

垂直尾翼后缘的方向舵用于实现左右偏转。当方向舵向左偏转时,正面吹来的气流使方向舵产生一个附加的力,方向指向右,这个力与重心共同作用产生使飞机向左偏航的力矩,使飞机飞行方向向左偏转。

1、脚蹬方式,在飞机的驾驶舱里面,有个叫做脚蹬的构件,其位置类似于汽车上的刹车和离合器,蹬左脚或者右脚,以控制飞机在高空时的小角度偏航,或者是在跑道上高速滑行时的轻微转向。然而,使用方向舵只能是在跑道上高速滑行时才用,低于一定时速,方向舵的作用就很小了。

2、手轮方式,在客机的驾驶舱内,有一个叫做“手轮”的装置,它可以控制客机的前轮。手轮就是缩小版的方向盘,慢慢旋转手轮,控制前轮的转向,通过这种方式,客机可以转半径很小的弯。

3、不对称推力,在跑道上,飞机转弯除了可以用以上两种方式,还可以采取不对称推力的方式。其原理很好理解,稍微加大右边发动机的推力,飞机就会向左转。

特点

多数飞机只有一个垂直尾翼(单垂尾)。它位于飞机的对称面内。在一些多发动机的螺旋桨飞机上,为了提高垂尾效率,故意将垂尾放在螺旋桨后的高速气流中。为此将垂直尾翼分为两个(双垂尾)或两个以上(多垂尾)翼面。在双垂尾型式中,常将两个垂尾布置在平尾两端,以提高平尾的效率。在超音速飞机上,由于机身比较粗大,为了保证飞机在高空高速飞行时仍有足够的航向稳定性,需要有很大的垂尾面积。如果采用双垂尾型式,可以降低垂尾高度,减小垂尾在侧滑时产生的滚转力矩。同时也可提高大迎角时的航向稳定性。

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