為什麼米格15戰機的水平尾翼遠遠高於機身?

軍武威龍

這要從米格-15的身世說起。

在1944年德國空軍的緊急戰鬥機戰鬥機招標中,德國著名飛機設計師庫爾特·譚克提出的Ta 183“烏鴉”獲勝。這是一架採用了先進後掠翼設計的單發噴氣式戰鬥機,具有很好的高空高速性能,被設計用來攔截盟軍的B-29和蚊式轟炸機。

Ta 183-04

與德國早期噴氣式飛機粗糙的發動機外置短艙設計不同,Ta 183選擇把一臺He-S-011渦噴發動機內置於機身來降低重量和阻力,在性能上實現最優化。從結構上看,該機基本上就是圍繞著一臺He-S-011發動機短艙設計,然後在短艙上安裝上機翼、座艙、起落架和尾翼,氣動外形非常簡潔。

由於大部分機身已經被座艙、起落架、機翼佔據,因此該機的尾翼無處安裝,而譚克又不想加長機身或增加位撐,因為這樣會增加重量。經過仔細推敲後,譚克靈機一動,給該機粗短的機身尾部安裝了60度角大後掠垂尾,然後在垂尾頂部設置了後掠垂尾,完美解決了尾翼的設計。

於是後掠T尾成為Ta 183的一個標誌性設計,在不增加重量的同時獲得了令人滿意的平尾俯仰操縱力矩,是個十分聰明的解決方案。

但Ta 183還未製造出原型機德國就戰敗了,蘇軍佔領柏林後交貨了該機的完整套件,並交由米格設計局進行研究。米格設計局在新一代後掠翼噴氣式戰鬥機的研製中大幅借鑑了Ta 183的先進技術和氣動佈局,最終誕生了著名的米格-15戰鬥機。

米格-15基本上是Ta 183的放大型,發動機改用英國的尼恩,平尾從垂尾頂部下移了大約1/3的距離同時了兼顧高低速飛行俯仰操縱需要,上翼面增加翼刀以改善機翼失速特性。基本上來說米格-15就是實用化改進過的Ta 183。


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米格-15使用了T型尾翼佈局,也就是水平尾翼高高的裝在垂尾接近頂部的位置。

米格-15之所以採用這一設計,主要是因為當時的噴氣戰鬥機設計水平還處在較為粗糙的初期階段。在機尾安裝了噴氣式發動機後,傳統機身設計的尾部空間被髮動機佔滿。當時還沒有較好的辦法解決在這一部分狹窄機身空間裡安裝水平尾翼的難題,所以乾脆把水平尾翼改為T尾。相關難題在米格-19上獲得瞭解決。

T型尾翼是各種飛機尾翼佈局中較少被採用的一種。它更多的用於大型飛機,例如軍用運輸機和一部分民用客機。

T型尾翼對於機翼產生的氣流不敏感,這是一個優點,在客機有助於降低震動。T型尾翼佈局使得發動機能夠較為便利的安裝在中後機身。此外在運輸機上,T型尾翼使得後機身可以安裝巨大的艙門和貨艙通道,而無需受到水平尾翼的干擾。

但是,T型尾翼在飛機以略大的迎角飛行時,就會受到機翼氣流較為嚴重的影響。最嚴重的是可能提早出現水平尾翼失速,發生險情。

此外,當垂尾彎曲或扭轉振動時,頂部的水平尾翼會受到更大的影響。這些都需要設計時預先解決。

T型尾翼因為重量分佈在垂尾頂部,對材料強度、整體受力設計要求高。需要使用比強度和比剛度高的材料,這對成本、安全性、可靠性有較大壓力。

因此,美蘇先後拋棄了戰鬥機T尾設計,轉為使用傳統的機身水平尾翼設計。例如米格-19、F-86都採用了傳統水平尾翼設計。

在美國嘗試設計兩倍音速戰鬥機的時代,T尾又出現在了一種著名戰鬥機身上——F-104。它為了最小化阻力,將機身截面儘可能縮小,也就選擇了T尾設計。


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主要是早期噴氣式戰鬥機機械操縱桿扭矩的問題,米格15採用十字型尾翼佈局充分考慮了尾翼扭矩、配重及操縱桿力度的協調問題利於高亞音速飛機的機動性與低速機動性的合理配置,這也造就了一代神機米格15的機動神話


清溪壺語

其機翼產生的強大下洗氣流就會嚴重干擾到後面平尾的工作,因此我們採用T型高平尾,就可以避開前面的氣流乾擾,獲得更高的氣動效率,甚至平尾的面積都可以做得比低平尾更小些。當然,凡事有利也有弊,T型尾翼不大方便維修,而且失速的時候也不易改出,


乾坤和

因為它速度太快了,機身又短,為了使水平安定面不受流經前方機翼的紊亂氣流的影響,所以提高它的安裝位置。否則在接近一個面上,水平安定面作用大打折扣甚至失靈!而且機翼上半部分還加裝了整合氣流的翼刀!個人要航模理解的,具體什麼專有空氣動力學名次不知道!


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