返回列表 回復 發帖

尾翼

第一節垂直尾翼

  垂直尾翼分兩部分,固定於機身不動的叫垂直安定翼,能左右擺動的活動部分叫方向舵,垂直尾翼負責左右的穩定,原理就如同箭的箭羽一樣,當飛機偏航時產生一個修正力矩,使飛機恢復直線飛行﹝如圖6-1﹞,

  方向舵負責轉向,當方向舵往一邊打時造成飛機偏航,然後如前面所述因上反角的關係造成左右翼對氣流攻角的改變,於是飛機轉向,垂直尾翼的構型除傳統式外,還有雙垂直尾翼、H型尾翼及V尾翼,H型尾翼就是在水平尾翼兩端各有一個垂直尾翼,如二次大戰的B24、B25及蘭開斯特轟炸機﹝圖6-2﹞,此種構型在模型飛機上結構很脆弱要特別注意,V尾翼則是水平尾翼兼具垂直尾翼功能。在遙控飛機方向舵一般都與轉向輪連動,在實機也都是由踏板操縱,但控制方向舵時是用踩的,而控制轉向輪是用蹬的。

  第二節水平尾翼

  水平尾翼也分兩部分,固定於機身的叫水平安定翼,活動部分叫升降舵,有部分飛機採用全動式尾翼,就是整片水平尾翼皆可轉動,水平尾翼負責俯仰的穩定,也如同箭的箭羽一樣,升降舵負責飛機的俯仰,水平尾翼變化也很多,位置高度變化有傳統式、T尾翼、折衷式,前後位置變化有些在垂直尾翼前,有些在後,也有在主翼前面的前翼機。

  第三節面積及展弦比

  垂直尾翼與水平尾翼基本上也是一片小型的機翼,因舵角的改變而產生升力使飛機偏航或俯仰,如何決定一架飛機的垂直尾翼與水平尾翼面積以便提供合理的穩定性及操縱性有幾個因素必須考慮:

  1機身越長,尾翼與重心距離遠,因槓桿原理,所需面積就較小。

  2垂直尾翼與水平尾翼的斷面如有做翼型,因較單片式斷面效率好,面積也可減少,全動式尾翼情形也一樣。

  3機翼展弦比高,對攻角比較敏感,水平尾翼可小一點。

  4像真機的場合,因雷諾數較實機小,而且機身都比較粗的關係,尾翼面積必須放大。

  5三角翼飛機及圓盤機,因翼弦長故雷諾數大比較不容易失速,常常作低速高攻角飛行,尤其是降落時,這時垂直尾翼必須做高一些,以便避開主翼後面的尾流,免得飛機左右擺頭,必要時在機腹下加做一片或兩片腹鰭。

  6水上飛機因水腳側面積大,垂直尾翼要適度的增大。

  因垂直尾翼與水平尾翼基本上也是一片小型的機翼,所以也有展弦比的考慮,因展弦比的大小牽涉失速先後,我們希望垂直尾翼與水平尾翼不能比主翼先失速,且萬一主翼失速往下掉的時候,還能以尾翼改變飛機的姿態以便獲得速度,所以一般垂直尾翼展弦比小於水平尾翼展弦比小於主翼展弦比。一次大戰大部分的飛機都沒有尾輪,在地面無法自行轉向,而且靜止時機頭抬得很高﹝如圖6-3﹞,在影片上常可以看到起飛時機械士跟在旁邊小跑一段路幫忙維持方向,因方向舵最先有作用,機械士於是可以放手,等到升降舵有作用時推一點下舵,讓飛機擺平減低阻力以增加速度,待速度足夠主翼有升力後飛機」浮」起來,在飛行場常看到J-3像真機一起飛就往左劃個弧摔下去,很多人怪飛機設計不良,其實這是因為飛機速度還不夠但升降舵已有作用,因姿態關係飛機在主翼浮力很勉強時就把飛機拉起,離地後爬升因速度慢、攻角大,於是馬上失速而且因反扭力的關係往左摔下去,這百分之百是操縱者失誤,不要再錯怪飛機了。第四節T尾翼

  水平尾翼因位置關係常常處在主翼後面的尾流中,當然還有螺旋槳的尾流,造成難以臆測的後果,所以T尾翼機將水平尾翼裝置於垂直尾翼頂端以避開主翼的尾流,如此一來效率當然增加,很多滑翔機採取T尾翼,但T尾翼結構上是一個弱點,設計結構時須注意,T尾翼機有一個特殊的問題」深失速」,深失速是當飛機主翼失速時,主翼及機身往下掉時所帶的尾流剛好打在T尾翼上,這時升降舵沒有作用,而主翼早已失速﹝如圖6-4﹞

  ,於是飛機就毫無希望的摔下去,﹝圖6-5﹞是NASA的深失速試驗機,經過特別改造讓失速時水平尾翼仍有作用,可由機上絲帶看出飛機下墬的方向,機身短、胖、展弦比低、重心偏後的飛機比較容易發生。

  第五節前翼機

  前翼機是水平尾翼在機身的前端,主翼在後端的飛機,萊特兄弟的第一架飛機就是前翼機﹝如圖6-6﹞

  ,時間是1903年12月17日,12秒鐘飛了40公尺,趴在飛機上的是弟弟,右邊站著的是哥哥,垂直尾翼兩片在後面,水平尾翼也是兩片在前,首先不著陸環繞地球一周的航行家號也是前翼機﹝如圖6-7﹞

  ,這架飛機使用高科技材料空重只有2000磅,卻載了7000磅的油料,全身有17個油箱,本來有翼端小翼的,右邊起飛時在地上磨擦掉了,為了平衡所以把左邊給設法在空中晃掉,事實上它的製造廠伯特‧魯坦飛機公司出品的飛機都是前翼機,前翼機的優點一是它的水平前翼產生升力,可分擔主翼的負擔,不像傳統飛機的水平尾翼產生向下的配平力,另一點是可以把前翼攻角裝的比主翼稍大,且展弦比稍高,這樣可以確保前翼先失速,失速後頭先往下掉,迅速獲得速度恢復控制,桃園的黃明義先生民國76年製作了一架大琴鳥號前翼機,當時看過的人都印象深刻,飛的很漂亮,但前翼機飛行是一種不穩定平衡,將在以後章節說明。
返回列表