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客机尾巴上水平的两个升降舵翼面为什么有的在底部有的在顶部?各有什么优缺点?

来源:www.taobaoyi.com   时间:2022-06-16 17:29   点击:237  编辑:盛烟   手机版

图注:采用尾吊发动机的飞机因为发动机舱挤占了水平尾翼的安装位置,只好使用T型尾翼

升降舵,顾名思义就是控制飞机升降的“舵面”,是水平尾翼中可操纵的翼面部分,主要用来对飞机进行俯仰操纵。升级舵,准确的说是水平尾翼的安装位置主要分两类,一种是安装在垂直尾翼根部,这是最常见的安装方式;一种是安装在垂直尾翼顶部,与垂尾一起构成所谓的“T”型尾翼。这两种方式在操纵效率上没有太大区别,只是“T”型尾翼的结构更加复杂一些,结构重量也比较大,而且大迎角条件下操纵性较差,容易进入螺旋且很难改出。

由于水平尾翼和升降舵是靠气动效应工作的,所以在设计时要考虑主翼下洗气流的干扰。比如说军用运输机为了提高机场适应能力,多采用上单翼结构,这样一来,如果水平尾翼还布置在垂尾根部,就和主翼处在同一水平线上,被主翼的气流所干扰,影响操纵效率,只好把水平尾翼放到垂尾顶部,避开气流干扰。

图注:运输机多使用T型尾翼

对于客机来说,主翼基本上都采用下单翼结构,一来便于布置主起落架,机翼的部分空间还可以融合起落架舱,有利于减小起落架舱的整流外形,可以减小气动阻力;二来降低了翼吊发动机的离地高度,方便维护检修,有利于提高飞机的周转率。这样一来,因为主翼处于机身较低的位置,不会对水平尾翼产生气动干扰,水平尾翼就可以直接安装在机身尾部,无需使用结构更为复杂的“T”型尾翼。

但是,如果客机没有采用翼吊发动机,而是尾吊发动机,也就是把发动机对称安装在机尾两侧,或者在垂尾根部再加装一台发动机,形成“三叉戟”布局。这样的话,机尾就没有空间布置水平尾翼了,也只能使用“T”型尾翼。

飞机的水平尾翼由水平安定面和升降舵组成,就像下图这样。

水平安定面用来配平飞机自身重力和升力产生的低头力矩,因为飞机的重心并不会和升力中心重合而且重心会位于升力中心之前。升降舵用来控制飞机爬升或下降的。

现在的绝大多数民航客机的水平尾翼都位于垂直尾翼下方。但也有一些机型的水平尾翼在垂直尾翼的上方,我们这种尾翼布局被称之为“T型尾翼”。下图是雅克-42D飞机的尾翼,雅克-42D是前苏联雅克夫列夫设计局在上世纪70年代研制的一款中短程运输机。

采用T型尾翼的最大好处是,水平尾翼受到飞机发动机向后喷出的气流的影响较小,飞机操作性能更好。而且水平尾翼安装在垂尾上方后,腾出的空间可方便装卸货物。

但T型尾翼也有缺点,T型尾翼的全部重量得靠垂尾来支撑,因而垂尾就得有较高的结构强度,这样垂尾就得做得比较重。

一般来讲,现代民用飞机采用T型尾翼的主要是大型军用运输机和采用尾吊式发动机布局的飞机。大型军用运输机比如美国的C-17“环球霸王”运输机、C-5“银河”运输机以及我国的运-20运输机等都采用的是T型尾翼。

(上图为C-17“环球霸王”运输机)

(上图为C-5“银河”运输机)

(上图为运-20运输机)

尾吊式发动机布局就是发动机安装在机尾,这样就占用了水平尾翼的安装空间,因而这类飞机只能采用T型平尾。比如波音727、庞巴迪CRJ系列支线客机还有我们国产支线客机ARJ21都是尾吊式发动机布局,因而都采用了T型平尾。

(上图为波音727)

(上图为庞巴迪CRJ900)

(上图为中国商飞ARJ21)

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