无尾平尾y平尾平尾平尾y无尾
Cy
z m = k C S L /C (3.9）
将（3.8）式、（3.9）式代入（3.7）式得到全机Cy 表达式：
mz
从（3.10）式得知，为了使飞机具有纵向静稳定性Cy ＜0，必须满足以下条件：
z m
· 26 ·
· 27 ·
或
[ (1 )]
/
α
ε
α α
α
α
∂
∂
−
= >
平尾
平尾
无尾无尾无尾平尾＝
y
y
y y
C
C
C C
这里的无尾α 是指去掉平尾的翼身组合体的迎角，实际上主要是机翼起作用，故
无尾机翼α ＝α 。这个条件就是说，为了保证飞机的纵向静稳定性，对于正常式的布局型式，机
翼的迎角应大于尾翼的迎角。
（二）鸭式
鸭式布局设计的主要类型，根据鸭翼与机翼的相对距离，可分为远距鸭式布局和近距鸭
式布局两种设计型式。
传统的鸭式布局设计形式多为远距鸭翼，如1903 年莱特兄弟设计成功的第一架飞机就是
将水平操纵面设计在机翼之前，但他们当时尚未认识到鸭式布局的稳定性问题(其纵向实际上
是“不稳定”的)。下面我们来分析一下鸭式布局的静稳定性问题，鸭式飞机型式如图3.6 所
示。
图3.6 鸭式飞机
在配平的情说下，鸭式飞机机翼及前翼的升力和力矩方程式为：
翼身前翼Y = nymg = Y + Y （3.11）
Mz Y(xG xP ) Y L －Y (xF －xG ) 前翼前翼翼身翼身= − = （3.12）
当飞机迎角改变时，升力和纵向力矩的增量为：
Δ (Δα ) = Δ (Δα ) + Δ (Δα ) 翼身前翼Y Y Y （3.13）
ΔMz (Δα ) = ΔY(Δα )(xG − xF )
= ΔY (Δ )L − ΔY (Δ )(xF − xG ) 前翼前翼翼身翼身α α （3.14）
· 28 ·
图3.7 几种鸭式飞机布局 图3.8 近距鸭式布局与无鸭翼飞机气动特性比较
在这里没有考虑前翼下洗气流对机翼的影响，实际上这种影响是不能忽略的，亚音速飞
行时，前翼下洗所引起的机翼升力的增量大约与前翼的升力值相等，而方向相反。
和正常式飞机一样，也可以类似地推导出Cy 的表达式：
mz
可知，在配平的条件下，为了保证飞机的纵向稳定性，前翼的迎角必须大于机翼的迎角，
即： 前翼机翼α > α
为了保证鸭式布局的飞机纵向静稳定性，那么必须使mz < 0 ，也就是使飞机的焦点位
于重心之后。由于鸭式布局的飞机在起降和拉升时，鸭翼能提供正升力，所以，除了不少早
期的飞机采用“鸭式双翼”形式以外，现代轻型低速通用飞机也有不少设计成鸭式布局形式
的。如南京航空航天大学研制的AD100 型、AD200 型等轻型飞机就是成功的例子。对于远距
鸭式布局的战斗机来说，设计鸭翼的目的主要是从操纵性和升阻比来考虑的，若要保证有纵
向静稳定性，则通常鸭翼面积都设计得很小。
Cy
近距鸭式布局与常规布局及远距鸭式布局相比有着显著不同的特点。通常鸭翼前缘有较
大后掠角，面积也比远距鸭翼(指战斗机)大得多。由于鸭翼前缘在迎角不太大时就会产生强
度较大的稳定脱体涡。除了脱体涡本身可以提供非线性升力之外（见图3.8），这种涡对机翼
会产生有利的干扰，它会增强机翼前缘涡的稳定性。
在大迎角时，鸭翼脱体涡还会增强机翼上表面的附面层能量，减缓附面层的分离。因此，
· 29 ·
近距耦合鸭式布局，可以改进飞机的机动性和大迎角时的气动特性。不少现代先进战斗机都
采用这种布局，如60 年代的瑞典SAAB-37 战斗机、法国的幻影2000、美国的X-29，以及正
在研制的欧洲EFA 战斗机等。我国独立研制成功的鸭式布局轻型战斗机就具有良好的机动性
能。近距鸭式布局飞机多半为纵向静不稳定或稳定性很小的飞机，其纵向飞行稳定性主要不
是靠气动力自主恢复，而是依赖于自动控制系统。此外，鸭式布局飞机的配平能力受到一定
的限制。
（三）无尾式
无尾式的飞机，一般均采用后掠角较大的三角形机翼，用机翼后缘处的襟副翼作为纵向
配平的操纵面，如图3.9 所示。
图3.9 无尾式飞机
在配平情况下，可写出以下方程式：
机翼襟Y = nymg = Y + Y （3.16）
Mz = Y(xG − xP )
= ( − ) − = 0 机翼襟襟Y xG xF Y L （3.17）
可以看出，当对具有稳定性的无尾飞机（ ＜0）进行配平时，襟副翼的升力方向向下，
是负的升力，引起升力损失。这会引起飞机在着陆拉平时或在退出俯冲时“下沉”，并且与最
中国航空网 www.aero.cn
航空翻译 www.aviation.cn
本文链接地址：飞机总体设计(9)
