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时间:2010-10-20 23:45来源:蓝天飞行翻译 作者:admin
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基本原理的教学要求出发,介绍在常规的飞机设计过程中尾翼参数的初步选择。
一、水平尾翼参数的选择
平尾参数的初步选择,通常是先参照同类飞机或性能相近飞机的统计资料选择尾容量
(Tailplane Volume),然后再确定其主要几何参数。
从前面(3.8)式可知,正常式飞机水平尾翼引起飞机气动力焦点的后移量为:
平尾平尾
平尾
平尾k A
C
C
x
y
y
F ⎟⎠

⎜⎝



Δ = −
α
ε
α
α
1 (6.10)
其中: 即尾容量 平尾A
SbA
S L
A S L 平尾平尾
平尾平尾平尾= = (6.11)
· 91 ·

可以看出,水平尾翼的贡献虽然与气动导数、及速度阻滞系数等有关,但
最主要的还取决于尾容量的大小, 是代表平尾特性的一个相对参数,初步设计时可
按表6.5 给定的统计数据选取。
α
平尾y C αy
C 平尾k
平尾A 平尾A
表6.5 尾容量统计值的范围
飞机型式 平尾A 垂尾A 平尾L / bA ~ / 垂尾L bA
装涡轮螺桨发动机的干线客机 0.80~1.1 0.05~0.08 2.0~3.0
装涡轮喷气和涡轮风扇发动机
的干线客机
0.65~0.80 0.08~0.12 2.5~3.5
后掠翼重型非机动飞机 0.50~0.60 0.06~0.10 2.5~3.5
直机翼重型非机动飞机 0.45~0.55 0.05~0.09 2.0~3.0
高速机动飞机 0.40~0.50 0.05~0.08 1.5~2.0
对于军用飞机,也可以从本节最后的尾翼参数统计表(表6.6)所列数据中选取。
应当注意,如果取平尾的全面积,即包括机身阴影部分的面积,则为全面积尾
容量;如果取水平尾翼的外露面积,则即为外露面积尾容量。表6.5 所列为全面积
尾容量,但有些资料中,可能给出的是外露面积的尾容量。因现代超音速飞机多采用全动平尾,
故有的资料把取全动平尾的面积。
平尾S 平尾A
平尾S 平尾A
平尾S
选取时,应同时考虑满足飞机的纵向静稳定性和操纵性两方面的要求。 平尾A
关于考虑稳定性方面,主要是应能保证飞机在低空、高亚音速飞行时,仍有足够的纵向静
稳定度。如果在飞机设计指标中,静稳定度取得比较大,或是在飞行使用过程中,质量中心变
化范围取得比较大时,则要选取较大的值,反之则可以取小一些。 平尾A
保证飞机具有足够纵向静稳定度的条件可以用下式表示:
Cy
z
y
y
G F m
C
C
x x k A (1 ) ≤ min


− − −
α
ε
α
α
平尾
后限翼身平尾平尾 (6.12)
式中: xG后限——飞机的质心后限; xF翼身——翼身组合体的气动焦点位置; ——
允许的最小飞机纵向静稳定度,为负值。
min
y Cz
m
关于要满足纵向操纵性的要求,显然指的是外露面积的尾容量。主要是要保证在飞机质心
处于前限位置的情况下,当放下襟翼、大迎角进行着陆时,平尾的偏度不能用尽,而应留有一
定的备用偏度。
飞机着陆时,纵向力矩平衡方程为:
0 + + = 0 着陆着陆平尾φφz
C
mz mz Y m (6.13)
φ α
z平尾q 平尾y平尾m = −k A C
· 92 ·

式中:φ 平尾——使用平尾偏度,mz0着陆——着陆状态下的零升力纵向力矩系数,
Cy ——着陆时的纵向静稳定度(按50%余油来计算)。
z m 着陆
从上式可得出:
1 ( )
0着陆着陆着陆
平尾平尾
平尾y
C
z z
q y
m m C
k A C
= − + y α φ
1 ( )
0着陆着陆着陆
平尾平尾
平尾y
C
z z
q y
m m C
k C
A ≥ + y
α φ
(6.14)
如果所选取的值能够基本满足上述要求,就可以用此值作为选择平尾几何参数的依
据。选定后,要进一步考虑安排平尾的位置,因为
平尾A
平尾A 平尾平尾平尾A = S L ,所以为了得到所必
需的值,可采用较大的面积和较小的力臂,或者相反,采用较大的力臂和较小的面积。
如果本来机身的长度就比较长,从提高水平尾翼效率的角度来看,显然应使尾力臂尽量
长一些, 小一些,随之平尾的结构质量和气动阻力都可减小。但这要受到机身长度的限
制,因为如果仅仅是为了尾力臂的需要,而专门增加机身的长度,这常常比增大平尾面积所增
加的结构质量更大,所以尾翼面积和力臂的选择,应与机翼、机身的设计相协调。
平尾A
平尾L
平尾S
尾翼及其舵面的效率,不仅取决于其面积和尾臂,而且还决定于其气动特性,
主要是其升力系数和其对迎角的导数。这些导数,基本上决定于平尾的几何外形。
平尾S 平尾L
Cy平尾α
Cy平尾
平尾的平面形状和翼型,在一定程度上又取决于已经选定的机翼的平面形状和翼型。在选
择平尾的平面形状、后掠角平尾χ 、展弦比平尾λ 、及其翼型相对厚度平尾C 等几何参数时,必须
保证在机翼所有可能的迎角下,尾翼都有足够的效率,或者说尾翼不能比机翼先失速,并且还
应保证尽量使平尾的临界M 数大于机翼的临界M 数。
有的飞机采用三角形机翼,而平尾则采用后掠的平尾。选用后掠平尾的优点是,由于与
三角形平尾相比,其展弦比比较大, 较大,同时其也比较高,这样既可以在阻力
增加较小的条件下,获得较大的,并且还由于后掠,可以使尾臂稍有增长。
α
Cy平尾临界M
α
Cy平尾
平尾翼型的相对厚度,也应从保证使平尾具有较大的和的需要来选择。一般,
 
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