客機尾巴上水平的兩個升降舵翼面爲什麼有的在底部有的在頂部?各有什麼優缺點?

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圖注:採用尾吊發動機的飛機因為發動機艙擠佔了水平尾翼的安裝位置,只好使用T型尾翼

升降舵,顧名思義就是控制飛機升降的“舵面”,是水平尾翼中可操縱的翼面部分,主要用來對飛機進行俯仰操縱。升級舵,準確的說是水平尾翼的安裝位置主要分兩類,一種是安裝在垂直尾翼根部,這是最常見的安裝方式;一種是安裝在垂直尾翼頂部,與垂尾一起構成所謂的“T”型尾翼。這兩種方式在操縱效率上沒有太大區別,只是“T”型尾翼的結構更加複雜一些,結構重量也比較大,而且大迎角條件下操縱性較差,容易進入螺旋且很難改出。

由於水平尾翼和升降舵是靠氣動效應工作的,所以在設計時要考慮主翼下洗氣流的干擾。比如說軍用運輸機為了提高機場適應能力,多采用上單翼結構,這樣一來,如果水平尾翼還佈置在垂尾根部,就和主翼處在同一水平線上,被主翼的氣流所幹擾,影響操縱效率,只好把水平尾翼放到垂尾頂部,避開氣流乾擾。

圖注:運輸機多使用T型尾翼

對於客機來說,主翼基本上都採用下單翼結構,一來便於佈置主起落架,機翼的部分空間還可以融合起落架艙,有利於減小起落架艙的整流外形,可以減小氣動阻力;二來降低了翼吊發動機的離地高度,方便維護檢修,有利於提高飛機的週轉率。這樣一來,因為主翼處於機身較低的位置,不會對水平尾翼產生氣動干擾,水平尾翼就可以直接安裝在機身尾部,無需使用結構更為複雜的“T”型尾翼。

但是,如果客機沒有采用翼吊發動機,而是尾吊發動機,也就是把發動機對稱安裝在機尾兩側,或者在垂尾根部再加裝一臺發動機,形成“三叉戟”佈局。這樣的話,機尾就沒有空間佈置水平尾翼了,也只能使用“T”型尾翼。


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在作用上沒什麼不同,安裝位置是由飛機的整體設計而決定的,發動機安裝在機身尾部的飛機,發動機佔據了水平尾翼的位置。所以只好安裝在垂尾的頂部了,另外軍用運輸機由於機身的離地間隙低,尾部設計有尾艙門以方便大型裝備進出,所以也只好將水平尾翼安裝在垂尾的頂部了。


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客機尾部兩個水平的小翼面,是水平安定面和升降舵一體的,叫水平尾翼,可以簡稱平尾。



操縱升降舵改變飛機的俯仰角度。安定面起到穩定飛機水平姿態的作用。

由於翼面在飛機最後邊,容易受到機身和機翼誘發的渦流、湍流影響,降低安定作用。一般都是比機身高一點的位置。二戰時的活塞螺旋槳飛機,平尾一般在垂尾中部或下部,形成十字、倒T字形尾翼。





在飛機大迎角飛行時,機身湍流會影響尾翼,平尾會上移,設計成T字形尾翼。如F-104。

有一種發動機尾吊佈局,發動機在機身尾部兩側,此時平尾一般都選擇T形安裝。



隨著飛機速度提高,平尾較高的話,飛機會產生抬頭力矩。告訴飛機的平尾逐漸下移,現在大部分都安裝在飛機尾部的上端。同時比十字形尾翼方便製造。



客機由於機身質量較大,平尾的高低位置變化對飛機的影響較小。而且客機一般採用下單翼,平尾低一點不會受到發動機噴流的影響。

軍用運輸機一般採用上單翼,如果平尾較低,發動機尾噴熱氣流會影響平尾。所以平尾都較高。運20就採用TT字形尾翼。


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T型尾翼這種尾翼結構的好處給發動機騰位置。如果作為運輸機設計,運輸機的屁屁就可以開個口子,為裝載貨物提供最大的方便。不過T 型尾翼也有缺點,高置的水平尾翼對結構提出了更高的要求,總體結構重量肯定要比常規的高。還有就是T 尾爬升時飛行包線比常規的小,T 尾改失速很難甚至會變成深失速,十分危險,所以飛行包線較常規的就要小些。工程師已經在軟件上設置了,飛行手冊也會說明。


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主要是取決於發動機的位置。大型飛機由於平衡機翼載荷考慮,發動機往往在翼下,水平安定面可以在機身水平位置,便於安裝安定面和升降舵控制機構。小飛機由於機身高度限制,發動機後置,水平安定面只能在垂尾頂部,相應的控制傳動機構複雜些。


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