没有尾翼,飞机还能飞么?

2019-11-29     航利航空教育


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自从人类进入二十一世纪,飞机已经成为人们重要的交通工具,科技在发挥着无法替代的作用。生活中留心的人会发现飞机会有两个尾翼,当然比左右两个侧翼要小得多,那么没有尾翼,飞机是不是就不会飞了呢?当然不是,存在皆有合理性,侧翼为飞机提供升力,尾翼调整飞机的姿态,就好比飞刀尾部系着红色丝缎一样,让飞机保持一个方向飞行并击中目标。

飞机之所以能够在天空中飞行,借助的是空气这种“廉价”介质,假如没有空气,仅仅是“赤裸裸”的真空,根据力学常识,除非绕地心作圆周运动,也就是以地球的第一宇宙速度近地轨道运行,否则不可能起飞,因为除了重力并没有其它力迫使飞机向上。但有了介质空气,就可以借助流体的压强,在飞机的侧翼产生压强差,进而产生所谓的升力,使飞机在天上飞行。


到底是怎么产生升力的呢?或者说如何产生升力的呢,取决于机翼的形状,由于机翼的上侧较下侧凸出,故飞机飞行时,上侧空气流速较下侧快,初中学过流速大的地方压强小,即机翼下侧压强大于上侧,故升力向上,克服飞机所受的重力。


接下来,要说说对飞机升力没有贡献的尾翼了,尾翼虽然不提供升力,但它是飞机安全飞行的保障。细心的人会发现尾翼有两个,并且是相互垂直的,那就纳闷了,一个尾翼不行吗,为啥要两个,要知道,莱特兄弟制造的世界上第一架飞机是没有尾翼的,或者只有水平尾翼,但这种设计不能保证飞机的平稳运行,为啥不能平稳运行呢?因为实践告诉他们,不行,坠机了,栽了。


当然现在我们很容易能分析出为什么。水平尾翼仅仅能稳定飞机的仰角,让飞机不至于翻跟头,但方向不能稳定,一阵风吹过或发动机水平推力稍微不平衡,就导致飞机推力方向和速度方向不在一条直线,一旦有外力微小扰动,就失去控制了。那么如何解决这个问题呢,将尾翼改装,在水平翼的基础上加上垂直的尾翼,垂直的尾翼实际上就是飞机的方向舵,它的作用是用来控制飞机速度的方向,避免左右摇摆。有了水瓶翼和垂直翼的有机组合,飞机的稳定性就可以大大提高,可见尾翼是飞机不可或缺的一部分。


简而言之,飞机的尾翼有两部分组成,水平尾翼和垂直尾翼,水平尾翼用来控制飞机机身的俯仰角,垂直尾翼用来控制机身的方向。当然亦可以通过飞机的侧翼上的副翼来调节,二者相互配合,使飞机受控制的平稳的飞行。

那么飞机来通过自身尾翼调整飞行姿态呢?我的分析如下:当飞机要提高仰角的时候,垂直尾翼方向舵与垂直稳定板平行不动,而水平尾翼的升降舵向上摆,流动的空气就会对尾翼产生向下的力,是飞机上仰,调整之后迅速回正;当飞机要降低仰角时,升降舵向下摆,流动的空气对尾翼有个向上的力,让飞机的仰角降下来,再迅速回正,达到调整姿态的目的。

那么飞机的转弯是如何发生的呢?且看,先让水平翼保持不动,垂直翼的方向舵向左偏,流动的空气就会对尾翼产生向左的力,进而使飞机方向向左;若要飞机右转弯,则可让尾翼的方向舵向右偏,流动的空气对飞机尾翼产生向向右的力,进而实现飞机右转。当然以上是比较原始的方法,适用于模型,实际上在今天,大家都可以观察到,民航客机的尾翼是没有方向舵和升降舵的,那么怎样实现稳定飞行的呢,技术专家会用可靠性能更高的手段方法来控制,用到的技术更加复杂,但不是此次研究的范围,可要强调的是尾翼不可或缺。


没有尾翼的飞机就好比没有头的苍蝇,随时都可能撞地。当然直升飞机例外,没有尾翼可以不坠落,但由于旋翼产生的力矩无法抵消,自身会不停的发生转动,仍然不稳定,而尾翼就是专门用来抵消力矩的,当然由于原理不同,直升机的尾翼和固定翼飞机的尾翼结构也不同。

当今世界上飞机的种类是多种多样,尤其是军用飞机,外观更是五花八门,根据作战任务的不同,机翼外形设计的很奇怪,侦察机很小很精致,而轰炸机需要挂弹起飞,对两个侧翼就有很高的要求,但是这些飞机都装有尾翼,由此可见不管是啥样的飞机,尾翼是必不可少的。


转载自:中工图书馆

作者:金锐东

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