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自從人類進入二十一世紀,飛機已經成為人們重要的交通工具,科技在發揮著無法替代的作用。生活中留心的人會發現飛機會有兩個尾翼,當然比左右兩個側翼要小得多,那麼沒有尾翼,飛機是不是就不會飛了呢?當然不是,存在皆有合理性,側翼為飛機提供升力,尾翼調整飛機的姿態,就好比飛刀尾部繫著紅色絲緞一樣,讓飛機保持一個方向飛行並擊中目標。
飛機之所以能夠在天空中飛行,藉助的是空氣這種「廉價」介質,假如沒有空氣,僅僅是「赤裸裸」的真空,根據力學常識,除非繞地心作圓周運動,也就是以地球的第一宇宙速度近地軌道運行,否則不可能起飛,因為除了重力並沒有其它力迫使飛機向上。但有了介質空氣,就可以藉助流體的壓強,在飛機的側翼產生壓強差,進而產生所謂的升力,使飛機在天上飛行。
到底是怎麼產生升力的呢?或者說如何產生升力的呢,取決於機翼的形狀,由於機翼的上側較下側凸出,故飛機飛行時,上側空氣流速較下側快,初中學過流速大的地方壓強小,即機翼下側壓強大於上側,故升力向上,克服飛機所受的重力。
接下來,要說說對飛機升力沒有貢獻的尾翼了,尾翼雖然不提供升力,但它是飛機安全飛行的保障。細心的人會發現尾翼有兩個,並且是相互垂直的,那就納悶了,一個尾翼不行嗎,為啥要兩個,要知道,萊特兄弟製造的世界上第一架飛機是沒有尾翼的,或者只有水平尾翼,但這種設計不能保證飛機的平穩運行,為啥不能平穩運行呢?因為實踐告訴他們,不行,墜機了,栽了。
當然現在我們很容易能分析出為什麼。水平尾翼僅僅能穩定飛機的仰角,讓飛機不至於翻跟頭,但方向不能穩定,一陣風吹過或發動機水平推力稍微不平衡,就導致飛機推力方向和速度方向不在一條直線,一旦有外力微小擾動,就失去控制了。那麼如何解決這個問題呢,將尾翼改裝,在水平翼的基礎上加上垂直的尾翼,垂直的尾翼實際上就是飛機的方向舵,它的作用是用來控制飛機速度的方向,避免左右搖擺。有了水瓶翼和垂直翼的有機組合,飛機的穩定性就可以大大提高,可見尾翼是飛機不可或缺的一部分。
簡而言之,飛機的尾翼有兩部分組成,水平尾翼和垂直尾翼,水平尾翼用來控制飛機機身的俯仰角,垂直尾翼用來控制機身的方向。當然亦可以通過飛機的側翼上的副翼來調節,二者相互配合,使飛機受控制的平穩的飛行。
那麼飛機來通過自身尾翼調整飛行姿態呢?我的分析如下:當飛機要提高仰角的時候,垂直尾翼方向舵與垂直穩定板平行不動,而水平尾翼的升降舵向上擺,流動的空氣就會對尾翼產生向下的力,是飛機上仰,調整之後迅速回正;當飛機要降低仰角時,升降舵向下擺,流動的空氣對尾翼有個向上的力,讓飛機的仰角降下來,再迅速回正,達到調整姿態的目的。
那麼飛機的轉彎是如何發生的呢?且看,先讓水平翼保持不動,垂直翼的方向舵向左偏,流動的空氣就會對尾翼產生向左的力,進而使飛機方向向左;若要飛機右轉彎,則可讓尾翼的方向舵向右偏,流動的空氣對飛機尾翼產生向向右的力,進而實現飛機右轉。當然以上是比較原始的方法,適用於模型,實際上在今天,大家都可以觀察到,民航客機的尾翼是沒有方向舵和升降舵的,那麼怎樣實現穩定飛行的呢,技術專家會用可靠性能更高的手段方法來控制,用到的技術更加複雜,但不是此次研究的範圍,可要強調的是尾翼不可或缺。
沒有尾翼的飛機就好比沒有頭的蒼蠅,隨時都可能撞地。當然直升飛機例外,沒有尾翼可以不墜落,但由於旋翼產生的力矩無法抵消,自身會不停的發生轉動,仍然不穩定,而尾翼就是專門用來抵消力矩的,當然由於原理不同,直升機的尾翼和固定翼飛機的尾翼結構也不同。
當今世界上飛機的種類是多種多樣,尤其是軍用飛機,外觀更是五花八門,根據作戰任務的不同,機翼外形設計的很奇怪,偵察機很小很精緻,而轟炸機需要掛彈起飛,對兩個側翼就有很高的要求,但是這些飛機都裝有尾翼,由此可見不管是啥樣的飛機,尾翼是必不可少的。
文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/eh4CuG4BMH2_cNUghkRN.html轉載自:中工圖書館
作者:金銳東
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