飛機秘密檔案——尾翼

曾翔龍

按水平尾翼數量分類

水平尾翼裝在飛機尾部的布局被稱為“正常式”，水平尾翼位于機翼前方的被稱為“鴨式”。

水平尾翼的數目不限于一個，也有雙尾翼式，如F-14、F-18、F-35C戰斗機等。不僅如此，在軍用和民用飛機中還出現不少沒有水平尾翼的無尾飛機，如幻影2000、協和號超音速客機等。無尾飛機的俯仰平衡和操縱功能由機翼的升降副翼來承擔。由于取消了水平尾翼，所以飛機阻力較小、重量較輕，但它的缺點是安全的重心范圍小。

按垂直尾翼數量分類

垂直尾翼又稱立尾，通常尾翼飛機按照垂直尾翼的數量可分為：單立尾飛機、雙立尾飛機、三立尾飛機。三立尾結構只停留在理論階段，并無實際應用。

單立尾結構簡單，可以由單立尾上的方向舵來完成飛機的偏航力矩（使得飛機在水平平面內發生改變的力矩），所以很多先進的戰斗機如F一16、J-10、陣風戰斗機等使用的都是單立尾結構。不過，這種結構的尾翼承受不了太大的力，所以一些高機動性的戰斗機無法采用單立尾結構。

戰斗機對機動性的要求較高，如果本身體積大、質量大，如重型戰斗機，就只能采用雙立尾來分擔氣動負荷。多一個立尾就多一套機械控制系統，所以原則上只有在無法采用單立尾的情況下才考慮雙立尾。俄羅斯的Su-33、MG-31，美國的F-22、F-35等都采用了雙立尾結構。未來，Su-47、MG-144和T-50等雙立尾戰斗機也是俄羅斯戰斗機的主要發展方向。

雙立尾最主要是提高大攻角（迎角）時的機動性，單立尾在大攻角時因機身阻擋氣流受干擾，會減弱和失掉機動操控能力，所以單立尾布局多采用腹鰭補救;雙立尾在大攻角時則可避開機身干擾，因而可獲得較好的大攻角機動能力。

雙立尾可以提高操縱力矩（對偏航力矩的控制力），也就是在同樣操縱力矩的情況下可以降低立尾的高度。但是由于多了一套空氣動力平面，雙立尾之間的互相干擾，以及雙立尾與其他翼面的相互作用就比較復雜，同時由于多了一套操縱系統，重量和復雜性都有相應的增加。因此對于起飛重量不大，或者可以采取其他措施來提高水平機動性的飛機，未必要采用雙立尾。

按尾翼布局形式分類

尾翼布局的形式主要由水平尾翼和垂直尾翼的相對位置確定，有常規型、V型、十字型和T 型。

常規型尾翼在民航客機中最為常見，一些戰斗機如殲-7、殲-8、轟-5等都采用了這種結構。在各種類型的尾翼中，常規型尾翼的綜合性能最為突出。

雙立尾飛機

V型尾翼兼有垂直尾翼和水平尾翼的功能。翼面可分為固定的安定面和可活動的舵面兩部分，也可做成全動式。兩個尾翼在俯視和側視方向上都有一定的投影面積，所以能同時起縱向（俯仰）和航向穩定作用;當兩邊舵面做相同方向偏轉時，V型尾翼起升降舵作用;分別做不同方向偏轉時，尾翼則起方向舵作用。雙立尾基本都是V型的。

V型翼飛機

十字型尾翼的水平尾翼位于垂直尾翼的中部，其外形如漢字“十”。相對于常規型尾翼飛機，其水平尾翼避開了機翼以及螺旋槳對后方氣流的影響，減小了震顫;相對于T型尾翼飛機，十字型尾翼不需要過大的結構強度去滿足穩定性，在飛機失速時也可以減弱機翼后方擾流導致的平尾失效。我國的殲-5、美國的A-3戰斗機就采用了這種尾翼結構。

十字型尾翼飛機

T型尾翼飛機（此飛機也為“上單翼飛機”）

T型尾冀的水平尾翼位置較高，這樣可以避開流經機翼的氣流和發動機向后噴出的氣流對水平尾翼的干擾，所以一般上單翼飛機都采用這種布局。但T型尾翼由于水平尾翼位置太高，垂直尾翼承受了更多的力，所以這種類型的尾翼結構強度要求更高。C-17、C-55、伊爾76等大型運輸機采用的就是這種T型尾翼。

飛機在飛行時，尾翼所產生的升力要與機翼產生的升力相平衡。但T型尾翼飛機在低速大迎角飛行時，由于水平尾翼處于機翼的尾流區，機翼對尾翼起了遮蔽作用，所以尾翼的升力會減小。這樣一來，尾翼和機翼的受力就可能失去平衡，飛機容易失速，進入尾旋。

無尾翼飛機

幻影2000

介紹了這么多種飛機尾翼，有沒有無尾翼的飛機呢？當然有！我們知道飛機尾翼的作用是使飛機在飛行中保持平衡，不至于翻滾，還可以用來操縱飛機升降。但是尾翼又給飛機增加了重量和阻力。特別是水平尾翼和機翼處在同一水平面時，配合不好二者還會互相干擾，導致飛機飛行不穩定。由此，飛機設計師就將水平尾翼去掉，然后將機翼向后延長代替水平尾翼。這樣就形成了三角翼的形式，我們稱它為無尾三角翼飛機。不過，無尾翼飛機實際上只是無水平尾翼，而垂直尾翼仍然保留著。

由于取消了水平尾翼，無尾翼飛機的機身載荷減小，結構重量較輕，阻力小，很適合高速飛行。但是，低速飛行時性能就比較差，特別是在起飛和著陸時。為了改善起飛與著陸性能，無尾翼飛機通常都會采用較大面積的機翼。我們常見的無尾翼飛機有幻影2000那種大三角翼飛機，也有B-2那種飛翼飛機。

打開飛機檔案，我們看到這么多種類型的尾翼，你有沒有受到一點兒啟發？根據飛機尾翼的氣動原理，我們也可以試著設計一些獨特的尾翼，說不定有一天我們設計的尾翼也能幫助飛機翱翔天際呢！