1、1淮 阴 工 学 院航空航天发展概论课程论文作 者: 陈骏杰学 号：1091504303系 (院): 交通工程学院专 业: 车辆题 目: 飞机尾翼论述2飞机尾翼论述【摘要】 随着科技的发展，科技化水平的提高，飞机在我们日常生活中起着越来越越重要的地位，近年来我国的航空事业发展迅速,它越是成为现代社会不可或缺的一种交通工具，飞机是大气层内主要的航空器，它广泛地用于军事和国民经济两个方面。自从世界上出现飞机以来，飞机的结构形式在不断改进，飞机类型不断增多，但到目前为止，除了极少数特殊形式的飞机之外，大多数飞机都是由下面五个主要部分组成，即：机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置，它们各有其独特的功用
2、。尾翼是尾 翼 是 安 装 在 飞 机 后 部 的 起 稳 定 和 操 纵 作用 的 装 置 。 尾 翼 一 般 分 为 垂 直 尾 翼 和 水 平 尾 翼 。 水平尾翼由固定的水平定面和可动的升降舵组成。垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。本文 将 着 重 讲 解 一 些 有 关 飞 机 尾 翼 的 概 况 ， 再 者 就 是 详 细 讲 解 了 尾 翼 的 分 类 ，工 作 原 理 等 。【关键字】 水平尾翼 垂直尾翼 V 型尾翼 稳定 操纵The Expound of the Airplane EmpennageAbstract: With the development of
3、 science and technology，and with the raising level of technology, Aircraft in our daily life plays an increasingly more important position. In recent years, Chinas aviation industry is developing rapidly. It becomes the modern social indispensable a means of transportation. Planes is the atmosphere
4、of a major aircraft, It is widely used in military and national economic two aspects. Since the world since appear on plane, Aircraft structure form in continuous improvements, Aircraft types increase, But so far, Except for a few special form of plane besides, Most aircraft are made by the followin
5、g five primary parts, Namely: wing, airframe and rear wing, rising and falling devices and power plant, they each have their unique function. Rear wing is rear wing is installed in aircraft rear up stable and manipulate the role of the device. The rear wing and tail are generally classified into ver
6、tical level tail. Level by fixed level set rear wing surface and moveable elevator components. Vertical rear wing then include fixed vertical fin surface and moveable rudder. This article will mainly explain some relevant plane to the rear wing profiles, namely moreover explains in detail the rear w
7、ings classification, working principle, etc.Key Words：horizontal tail vertical tail V-tail steady control0 引言3尾 翼 是 安 装 在 飞 机 后 部 的 起 稳 定 和 操 纵 作 用 的 装 置 。 尾 翼 一 般 分 为 垂 直尾 翼 和 水 平 尾 翼 。 垂 直 尾 翼 由 固 定 的 垂 直 安 定 面 和 可 动 的 方 向 舵 组 成 ， 它在 飞 机 上 主 要 起 方 向 安 定 和 方 向 操 纵 的 作 用 。 垂 直 尾 翼 简 称 垂 尾 或 立 尾 。 根据
8、 垂 尾 的 数 目 ， 飞 机 可 分 为 单 垂 尾 、 双 垂 尾 、 三 垂 尾 和 四 垂 尾 飞 机 。1 水 平 尾 翼简 称 平 尾 ， 是 飞 机 纵 向 平 衡 、 稳 定 和 操 纵 的 翼 面 。 平 尾 左 右 对 称 地 布 置在 飞 机 尾 部 ， 基 本 为 水 平 位 置 。 翼 面 前 半 部 通 常 是 固 定 的 ， 称 为 水 平 安 定 面 。后 半 部 铰 接 在 安 定 面 的 后 面 ， 可 操 纵 上 下 偏 转 ， 称 为 升 降 舵 。 升 降 舵 的 后 缘还 装 有 调 整 片 。 在 大 型 飞 机 上 ， 为 了 提 高 平 尾
9、的 平 衡 能 力 ， 水 平 安 定 面 在 飞行 中 可 以 缓 慢 改 变 安 装 角 ， 这 样 的 平 尾 称 为 可 调 水 平 尾 翼 。 在 飞 行 中 ， 飞 机升 力 的 位 置 会 随 迎 角 和 速 度 的 变 化 而 移 动 ， 飞 机 重 心 也 因 燃 油 消 耗 等 原 因 而变 动 。 这 样 ， 升 力 不 可 能 在 所 有 状 态 下 都 通 过 重 心 ， 因 而 存 在 一 个 不 平 衡 力矩 。 在 有 平 尾 的 飞 机 上 ， 此 力 矩 就 由 平 尾 负 升 力 或 正 升 力 的 力 矩 来 平 衡 。 由于 平 尾 距 重 心 较 远
10、 ， 只 要 用 很 小 的 平 尾 升 力 就 能 使 飞 机 保 持 力 矩 平 衡 。 在 飞 行 中 飞 机 会 因 各 种 干 扰 （ 如 大 气 中 的 阵 风 ） 而 偏 离 原 来 姿 态 。 平 尾具 有 恢 复 飞 机 原 有 姿 态 的 能 力 ， 对 飞 机 起 纵 向 稳 定 的 作 用 。 在 飞 行 中 飞 机 需 要 经 常 改 变 飞 行 状 态 ， 如 爬 升 、 平 飞 、 下 滑 等 。 对 于 稳定 的 飞 机 ， 要 改 变 飞 行 状 态 就 需 要 克 服 稳 定 力 矩 。 例 如 要 增 大 飞 机 迎 角 ， 就需 要 有 一 个 克 服
11、稳 定 力 矩 的 抬 头 力 矩 。 驾 驶 员 操 纵 升 降 舵 上 偏 ， 平 尾 即 产 生一 个 抬 头 力 矩 ， 使 飞 机 在 增 大 的 迎 角 下 得 到 平 衡 ， 这 就 是 平 尾 的 纵 向 操 纵 作用 。 平 尾 按 相 对 于 机 翼 的 上 下 位 置 不 同 ， 大 致 分 为 高 平 尾 、 中 平 尾 和 低 平 尾三 种 型 式 。 平 尾 处 于 飞 机 尾 部 ， 气 流 在 流 经 平 尾 以 前 先 受 到 机 身 、 机 翼 和 发动 机 短 舱 等 的 影 响 ， 速 度 减 小 ， 方 向 也 有 变 化 。 此 外 ， 螺 旋 桨
12、滑 流 或 发 动 机的 喷 流 也 会 改 变 平 尾 的 升 力 。 它 们 对 平 尾 的 稳 定 和 操 纵 效 能 都 有 较 大 影 响 。由 于 影 响 平 尾 工 作 的 各 种 因 素 随 迎 角 和 速 度 而 变 化 ， 要 想 选 择 一 个 合 适 的 平尾 位 置 ， 保 证 在 所 有 飞 行 状 态 下 都 有 较 高 的 平 尾 效 能 ， 是 一 件 很 困 难 的 事 情 ，经 常 要 经 过 大 量 风 洞 实 验 才 能 最 后 选 定 。4在 “三 叉 戟 ”旅 客 机 上 ， 平 尾 在 垂 直 尾 翼 的 顶 端 。 从 飞 机 正 面 看 ，
13、平尾 与 垂 尾 构 成 T 字 形 ， 故 取 名 T 形 尾 翼 。 这 种 飞 机 发 动 机 短 舱 位 于 机 身 尾 部两 侧 ， 机 翼 位 置 靠 后 ， 只 有 将 平 尾 移 至 垂 尾 顶 端 才 能 躲 开 机 翼 、 发 动 机 短 舱和 喷 流 的 影 响 。 由 于 垂 尾 是 后 掠 的 ， 故 又 能 使 平 尾 尽 量 远 离 机 翼 ， 提 高 平 尾的 效 能 。 在 很 多 超 音 速 歼 击 机 上 ,由 于 机 身 尾 部 长 度 较 短 ,平 尾 非 常 靠 近 机翼 ， 如 将 平 尾 放 在 较 低 的 位 置 上 （ 机 翼 翼 弦 平 面
14、 以 下 ） ， 在 大 迎 角 时 就 能 避开 机 翼 、 机 身 ， 减 小 它 们 对 平 尾 的 不 利 影 响 。 亚 音 速 时 ， 偏 转 升 降 舵 还 会 影 响 前 面 水 平 安 定 面 上 的 升 力 ， 操 纵 效 率 较高 。 超 音 速 时 ， 升 降 舵 的 偏 转 对 前 面 的 安 定 面 没 有 影 响 ， 舵 面 操 纵 效 率 大 为下 降 。 因 此 ， 在 超 音 速 飞 机 上 将 水 平 尾 翼 做 成 可 操 纵 偏 转 的 整 体 ， 称 为 全 动平 尾 。 在 全 动 平 尾 上 不 再 有 安 定 面 和 升 降 舵 之 分 。 全
15、 动 平 尾 的 构 造 与 机 翼 相同 ， 但 是 翼 面 的 全 部 弯 矩 和 扭 矩 载 荷 在 根 部 都 要 集 中 到 转 轴 上 来 ， 并 且 支 承点 是 可 转 动 的 轴 承 ， 因 此 全 动 平 尾 根 部 结 构 复 杂 ， 重 量 也 较 大 。 通 常 超 音 速 飞 机 机 翼 的 展 弦 比 较 小 ， 机 翼 展 长 比 平 尾 展 长 大 不 了 多 少 。利 用 平 尾 差 动 来 产 生 滚 转 操 纵 力 矩 已 能 满 足 飞 行 的 要 求 。 平 尾 左 、 右 翼 面 既能 同 向 偏 转 起 升 降 舵 作 用 ， 又 能 分 别 向
16、 不 同 方 向 偏 转 （ 差 动 ） 起 副 翼 的 作 用 ，这 就 是 差 动 平 尾 。 采 用 差 动 平 尾 以 后 ， 就 可 以 取 消 机 翼 上 的 副 翼 ， 因 而 机 翼整 个 后 缘 都 可 安 装 襟 翼 以 改 善 飞 机 的 起 飞 、 着 陆 性 能 和 机 动 性 。 在 变 后 掠 翼飞 机 上 ， 机 翼 可 以 绕 垂 直 （ 翼 弦 面 ） 枢 轴 转 动 （ 常 称 掠 动 ） ， 如 在 机 翼 上 装副 翼 ， 它 在 大 后 掠 角 位 置 上 根 本 无 法 工 作 ， 因 此 只 能 采 用 差 动 平 尾 作 为 主 要滚 转 操
17、纵 面 。 2 垂 直 尾 翼简 称 垂 尾 。 起 保 持 飞 机 的 航 向 平 衡 、 稳 定 和 操 纵 作 用 ， 原 理 与 平 尾 相 似 。 垂 直 尾 翼 仅 仅 布 置 在 飞 机 轴 线 的 上 部 。 这 是 因 为 在 起 飞 着 陆 时 ， 飞 机 头 部上 仰 ,尾 部 离 地 很 近 ， 无 法 布 置 垂 尾 翼 面 。 与 平 尾 相 同 ,垂 尾 翼 面 的 前 半 部分 通 常 是 固 定 的 ， 称 垂 直 安 定 面 ； 后 半 部 分 铰 接 在 安 定 面 后 部 ,可 操 纵 偏 转 ,称方 向 舵 。 垂 尾 的 作 用 是 保 持 转 弯
18、在 无 侧 滑 状 态 下 进 行 ； 在 有 侧 风 着 陆 时 保 持机 头 对 准 跑 道 ； 飞 行 中 平 衡 不 对 称 的 偏 航 力 矩 （ 如 多 发 动 机 中 有 一 台 发 动 机5停 车 造 成 的 偏 航 力 矩 ） 。 方 向 舵 操 纵 系 统 中 可 装 阻 尼 器 ， 以 制 止 飞 机 在 高 空高 速 飞 行 中 出 现 的 偏 航 摇 摆 现 象 。 飞 机 对 于 航 向 操 纵 能 力 要 求 不 高 ， 即 使 在 超 音 速 飞 机 上 也 很 少 采 用 全 动式 垂 直 尾 翼 。 多 数 飞 机 只 有 一 个 垂 直 尾 翼 （ 单 垂
19、 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
20、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 。 3 V 型 尾 翼由 左 右 两 个 翼 面 组 成 ,像 是 固 定 在 机 身 尾 部 带 大 上 反 角 的 平 尾 。 V 型尾 翼 兼 有 垂 尾 和 平 尾 的 功 能 。 翼 面 可 分 为 固 定 的 安 定 面 和 铰 接 的 舵 面 两 部 分 ，也 可 做 成 全 动 型 式 。 呈 V 形 的 两 个
21、尾 面 在 俯 视 和 侧 视 方 向 都 有 一 定 的 投 影 面 积 ， 所 以 能 同 时起 纵 向 （ 俯 仰 ） 和 航 向 稳 定 作 用 。 当 两 边 舵 面 作 相 同 方 向 偏 转 时 ， 起 升 降 舵作 用 ； 分 别 作 不 同 方 向 偏 转 （ 差 动 ） 时 ， 则 起 方 向 舵 作 用 。 4 汽 车 尾 翼在 如 今 尾 翼 不 仅 仅 运 用 在 飞 机 上 ， 越 来 越 多 的 ， 运 用 到 了 汽 车 上 ， 尤 其是 跑 车 或 赛 车 等 。 汽 车 尾 翼 ， 专 业 的 叫 法 为 扰 流 板 ， 属 于 汽 车 空 气 动 力 套
22、件中 的 一 部 分 。 尾 翼 的 主 要 作 用 是 为 了 减 少 车 辆 尾 部 的 升 力 ， 如 果 车 尾 的 升 力比 车 头 的 升 力 大 ， 就 容 易 导 致 车 辆 过 度 转 向 、 后 轮 抓 地 力 减 少 以 及 高 速 稳 定性 变 差 。 6目 前 安 装 尾 翼 已 经 成 为 年 轻 车 主 彰 显 时 尚 个 性 的 一 种 方 式 ， 安 装 大 气 美观 的 尾 翼 可 以 提 高 车 辆 的 行 驶 稳 定 性 ， 然 而 貌 似 简 单 的 尾 翼 安 装 也 有 一 定 的学 问 。 在 我 国 的 一 些 地 方 常 常 将 “汽 车 尾
23、 翼 ”称 为 “汽 车 导 流 板 ”， 其 实 这种 叫 法 是 错 误 的 。 “汽 车 导 流 板 ”在 轿 车 上 确 有 其 物 ， 只 不 过 是 指 轿 车 前 部保 险 杠 下 方 的 抛 物 型 风 罩 ， 而 “汽 车 尾 翼 ”则 是 安 装 在 轿 车 后 箱 盖 上 的 。国 外 一 些 人 根 据 它 的 形 状 形 象 地 称 它 为 “雪 橇 板 ”， 国 内 也 有 人 称 它 为“鸭 尾 ”。 比 较 科 学 的 叫 法 应 为 “汽 车 扰 流 器 ”或 “汽 车 扰 流 翼 ”。 我 相信 ， 随 着 时 间 的 推 移 ， 尾 翼 技 术 会 不 断
24、 提 高 ， 不 断 发 展 ， 不 论 是 在 飞 机 上 还是 在 汽 车 上 。结 论垂直尾翼是为了左右调向和保持水平平衡，而水平尾翼是为了调节高度和竖直平衡，在飞行过程中，尾翼起了很大的作用，是不可或缺的部分，有了尾翼，可以让飞机做出很多种动作，也因为这些，飞机在多种场合都有它的用武之地。虽 然 尾 翼 不 论 在 结 构 ， 材 料 ， 技 术 上 都 处 在 一 个 较 高 的 水 平 上 ， 但 是 随 着 时间 的 推 移 ， 在 各 个 领 域 ， 由 于 环 境 的 要 求 ， 我 们 对 尾 翼 的 要 求 会 不 断 的 提 高 ，这 就 需 要 我 们 不 断 创 新
25、 ， 精 益 求 精 ， 以 适 应 各 种 环 境 ， 在 今 后 的 道 路 上 ，我 相 信 尾 翼 的 发 展 将 越 来 越 受 到 人 们 的 关 注 ， 其 技 术 也 越 来 越 有 所 提 高 和 成熟 。参 考 文 献 ：1 张海云等著 理 解 航 天 航 天 学 入 门 2007 2 王细洋著 航空概论 航空工业出版社 20063 王志瑾 姚卫星著 飞机结构设计 国防工业出版社 20074 隆巴多著 小型飞机的结构和使用 航空工业出版社 20065 薛明德，向志海著 飞行器结构力学基础 清华大学出版社 20096 陶梅贞 孙秦等著 现代飞机结构综合设计 西北工业大学出版社 2001
