各自精彩的“尾翼”

依蔓

飛機在穩定飛行時，全機升力和重力相等，兩個力的作用點分別為重心（也叫質心）和壓力中心。重心是飛機設計中最重要的因素之一，俯仰、偏航和滾轉這3 種飛機的基本運動形式都是圍繞重心進行的，其中的俯仰運動又與機翼、平尾以及發動機拉力或推力等因素的作用密不可分。

飛機的俯仰受力平衡（繪圖/ 周游）

以民航客機來說，其重心和壓力中心不重合，而且重心通常位于壓力中心之前。這種情況下，機翼除了提供升力，還會形成一個迫使飛機“低頭”的力矩（當重心大幅后移，且機翼迎角增大很多時，也可能產生“抬頭”力矩）。飛機要取得俯仰平衡，必須有第三個力來產生“抬頭”力矩，平尾就擔負著提供“抬頭”力矩的重任。

機翼的翼弦和相對氣流形成正迎角，產生升力，而平尾和機翼相反。它相當于一個倒置的縮小版機翼，能夠和相對氣流形成負迎角，產生負升力。平尾不僅能夠幫助飛機克服“低頭”問題，憑借著其上可以小幅度翻轉的水平安定面，它還能在飛機受氣流等因素干擾，發生“抬頭”現象時形成“低頭”力矩。這樣，無論飛機“抬頭”還是“低頭”，都能夠在平尾的幫助下恢復到原來的狀態，確保俯仰穩定性。

運-20采用的T型尾翼。T型尾翼大多應用在大型軍用運輸機（可使運輸機后艙門有更大的空間，方便裝卸貨物）和尾吊式發動機的民航客機（為了給發動機提供安裝空間）上，主要特點是平尾位于垂尾靠近翼尖的位置

ARJ21飛機也采用T 型尾翼。T型尾翼中，尾翼的重量全部靠垂尾來支撐，因此垂尾的強度要求高，通常會做得比較重

一架無人機的雙垂尾。雙垂尾乃至多垂尾設計可以提供更大的方向舵面積，有效降低垂尾的高度，但由于安裝在平尾的兩端，也會增加平尾的結構強度。目前，類似的垂尾設計在大型飛行器上已很少見

實際飛行中，受機上人員、貨物的移動、燃油消耗導致油箱重量改變等因素影響，飛機的重心會朝著飛機尾部移動，這樣飛機就會變得越來越不穩定。此時，飛機的控制系統會通過自動調整平尾上的配平片角度，來修正飛行姿態，這大大減輕了飛行員通過操縱升降舵來修正飛機的工作負擔。

飛機的垂直尾翼由固定的垂直安定面和可以左右偏轉的方向舵組成，主要用來控制飛機的航向。當飛機在高空飛行中受氣流影響，機頭左右偏轉時，作用在垂直安定面的氣動力會產生一個與偏轉方向相反的力矩，確保飛機沿航線飛行。

方向舵掌控著飛機的方向，偏轉后它能夠在機尾產生一個橫向力矩，再配合機翼上的副翼，就可以幫助飛機橫向傾斜完成轉向。

戰斗機由于在機動性等方面有更高要求，其水平尾翼與民航客機、大型運輸機等有很大的區別。不少戰斗機的水平尾翼不像客機那樣有界限分明的水平安定面和升降舵，而是二者合一。這種平尾能整體大幅上下偏轉，稱為全動平尾。

除了全動平尾，也有些戰斗機將平尾從后邊移到了機翼前面，這種平尾稱為“前翼”或“鴨翼”，例如中國的殲-20、殲-10戰斗機。鴨翼布局的戰斗機往往采用的是三角翼+鴨翼的形式，這種布局下的飛機機動性、氣動性都能有更大的提升。

尾翼通常要根據飛機的操縱性、穩定性等要求進行設計。此外，尾翼在一定程度上還會影響飛機的速度、升限等飛行性能，這些都是飛機設計中要考慮的因素。未來的飛行器還會出現怎樣的尾翼？又會帶來怎樣更出色的性能呢？答案也許就在你的腦海里。

（責任編輯/張麗靜 美術編輯/周游）

采用常規平尾的F-22“猛禽”戰斗機

采用三角翼+鴨翼的殲-20戰斗機