基本介紹
- 中文名：全動尾翼
- 外文名：slab tail
- 定義：可操縱作動的尾翼
- 核心部件：全動平尾
- 一級學科：航空科技
- 二級學科：航空器
簡介,轉軸形式及位置確定,轉軸位置,轉軸的形式,全動尾翼的結構特點,
簡介
當飛機超聲速飛行時，因激波後的擾動不能前傳，舵面偏轉後不能像亞聲速流中那樣同時改變安定面的壓力分布，共同提供操縱力或平衡力，因此尾翼效能下降。而飛機的縱向穩定性卻因翼面壓力中心後移而大大增加，二者之間產生了矛盾。為了提高提高尾翼的效能採用了全動平尾。全動平尾是指整個平尾可繞某一軸線偏轉，起操縱面的作用。
轉軸形式及位置確定
轉軸位置
在確定全動平尾的轉軸位置時，要綜合考慮如下因素：轉軸的位置和平尾的防顫振品質有很大關係，一般說轉軸靠前有利於改善防顫振品質；儘可能利用平尾內有利的結構高度來布置轉軸，以減輕轉軸的質量，提高轉軸的承載能力；儘量減小平尾氣動合力至轉軸的力臂，以減小鉸鏈力矩。
圖1
對後掠式平尾而言，亞聲速壓心位置約在28%~30%平均氣動弦處，超聲速壓心在50%平均氣動弦左右。為了減小鉸鏈力矩應使亞聲速鉸鏈力矩的最大值等於超聲速鉸鏈力矩的最大值，因而轉軸應落在兩壓心之間的某個位置。通常把軸線布置在兩個壓心的中間位置，約占平均氣動弦的40%，如圖1所示。轉軸在此位置結構高度較高。
轉軸的形式
全動平尾常採用的轉軸形式有直軸式、斜軸式、轉軸式、定軸式及直斜軸的混合式等。直軸式是指轉軸垂直於飛機的對稱軸線，如圖2中(a)所示，斜軸式是指轉軸具有一定的後掠角，如圖2中(b)所示。直軸式在機身內容易布置，操縱機構也較簡單，轉軸質量比較輕。如果轉軸要伸入平尾內，對於大後掠角平尾，轉軸的結構高度將受到平尾結構高度的限制，在根部，軸所在位置靠近後緣，結構高度小，受載不利，軸的質量特性差。當平尾為平直翼或中等後掠或後緣較平直時，宜採用直軸式。斜軸式正好與直軸式相反，對大後掠角的平尾，宜採用轉軸伸入平尾內的斜軸式，轉軸可以更好地利用結構最大高度，鉸鏈力矩也比較小。
圖2
轉軸式平尾的軸與尾翼連線在一起，用固定在轉軸上的括臂操縱轉軸，平尾與轉軸一起偏轉，如圖3中(a)所示。定軸式的軸不動，固定在機體上；尾翼套在軸上繞軸轉動；操縱接頭則布置在尾翼根部的加強肋上，如圖3中(b)所示。與轉軸式相比,由於定軸式的操縱點和軸之間的力臂有時可設計得比轉軸式長，定軸式具有操縱力相對較小、尾翼受力較好的優點。缺點是在尾翼結構高度內要安放軸和軸承，限制了軸徑，對軸受力不利；此外須在機體上開弧形槽，對機體有所削弱。轉軸式的優、缺點與定軸式的相反。
圖3
無論上述何種形式，轉軸的剖面形狀在機身內的那部分應採用圓形剖面的管梁形式，轉軸伸入到平尾內也應採用管梁，以利於傳遞載荷。轉軸不伸入平尾內的，也可採用封閉形的其他剖面形狀。
全動尾翼的結構特點
全動平尾的結構形式直接與轉軸形式有關，它的選取應綜合考慮有關因素。常見的結構形式主要為單梁式、單塊式過渡到集中短梁的形式、雙梁單塊式或多梁單塊式等。
圖4
單梁式全動平尾的主梁沿轉軸一直延伸到翼梢，彎矩全由主梁承受，主要用於翼型厚度較大、後掠較小及載荷量級不大的轉軸式全動平尾。單塊式過渡到集中短梁的形式，外段採用剛度較好結構效率較高的單塊式，在根部轉成梁式，以便載荷向轉軸過渡，如圖4所示。此種結構形式常用於轉軸式全動平尾．主要是由於轉軸式全動平尾上的彎矩、剪力和扭矩都要集中到轉軸上，然後由轉軸傳給機身的特點決定的。雙梁單塊式或多梁單塊式結構，布置有兩個或多個梁(或牆)，較適合定軸式全動平尾的受力特點，即轉軸僅受剪力和彎矩，不受扭。平尾上的載荷不必全都集中在轉軸上，具有一定的破損安全特性。對於飛行馬赫數Ma=2左右的飛機，在設計全動平尾時需特別注意保證它的局部剛度及整體剛度中的扭轉剛度，常採用整體壁板構成整體式結構以滿足剛度要求。
圖5
隨著新材料、新結構的套用，全動平尾出現單梁、雙梁和多梁複合材料結構等新的結構形式。如多梁複合材料結構用複合材料做蒙皮，前緣和後緣由全高度的蜂窩結構組合成整體件，如圖5所示。F-14、15、1 6全動平尾的蒙皮均採用了複合材料。
