战斗机为单垂直尾翼,这有何优劣?

飞腾小子


战斗机采用单垂尾还是双垂尾,与飞机的操纵性有关。飞机越大越重,速度越快就越需要巨大的垂直安定面和方向舵,也就是更大的垂直尾翼。

单垂尾有很多优点:

一、结构简单,重量轻。单垂尾比双垂尾少了一个舵面和一套控制机构,自然重量轻不少,对飞机减重很有帮助。大型运输机、轰炸机机身大,可以安装大型单垂尾,所以优先使用单垂尾。而战斗机机身小,无法继续扩大单垂尾的尺寸,才考虑选择双垂尾的。

二、舵面干扰小,可靠性高。双垂尾比单垂尾多一个舵面,双垂尾间会产生共振干扰,与飞机其他舵面间的干扰也变大,为了解决这些问题,就需要复杂程度更高的飞控软件系统。

三、受鸭翼涡流干扰小。安装鸭翼的飞机,两侧的鸭翼形成的涡流对双垂尾干扰很大,而单垂尾在机身中间,正好避开两侧的涡流,受影响小。

单垂尾的缺点:

一、尺寸大,不利于存放、上舰。飞机越大,越重,速度越快,就要用越大的尾翼,过于高大的单垂尾,不利于飞机存入机库,也不利于在航母上使用。而双垂尾,尤其是倾斜式双垂尾,尺寸小,高度低,还能起到一部分水平尾翼的作用,可以顺利的放到航母上使用。

二、单垂尾不利于隐身。单垂尾与机身形成90度直角,雷达反射面巨大。双垂尾可以倾斜安装,与机身形成夹角,有效降低雷达反射截面。比如F35,虽然是单发战斗机,但仍然采用倾斜双垂尾,就是基于隐身性能的考虑。

三、单垂尾飞机在作大迎角机动时,垂尾受机身遮挡,气动效率迅速下降。而双垂尾分列机身两侧,大迎角机动时不受机身遮挡,气动效率高。比如苏系飞机著名的眼镜蛇机动,即显示了双垂尾的优秀效率。

战斗机选择单垂尾还是双垂尾,是基于以上因素的综合平衡,这样才能发挥战机的最大性能,与先进与否无关。当然,双垂尾看起来更酷一些。


和风漫谈


早期的战斗机几乎都是单垂直尾翼,垂直尾翼主要起到让飞机左右偏转的作用、水平尾翼起到让战斗机俯仰的作用,为了尽可能保证操作灵活性也就是飞行员让尾翼偏转时,飞机能轻松、及时的做出动作回应,尾翼周围的气流要尽可能做到稳定不受干扰,因此从二战时代开始设计师们就注意将水平尾翼布置在不与主翼平行的水平面上,避免前方的涡流干扰飞机的俯仰动作,而垂直尾翼都尽可能做的高一些以避免机身俯仰时气流对垂直尾翼的干扰。

位于驾驶舱正后方的垂直尾翼很容易遮挡飞行员向后的视野,这在空中格斗过程当中是非常难以忍受的,不过换一个角度考虑垂直尾翼也能遮挡住后方敌机射出的子弹,进一步保护飞行员的安全。然而,当战斗轰炸机安装了后射机枪时垂直尾翼就会遮挡住射界,类似的现象还出现在重型轰炸机上,因此德国人首先使用双垂尾布局为后射机枪提供开阔的射界。对于现代化战斗机而言双垂尾带来的重量问题是不能容忍的,再加上后射机枪普遍被取消了,因此双垂尾并不多见。

而当隐身五代机出现时双垂直尾翼又有了市场,因为单垂尾无法做到倾斜布置以反射雷达电磁波,美军在设计F-22这种双发重型战斗机时尚且可以加装类似大黄蜂的V型双垂尾,但是在F-35这种单发轻型战斗机上使用V型垂直尾翼,就不可避免的遇到战机超重问题。对于拥有2台发动机的重型战斗机来说,两个垂直尾翼增加的重量不算什么,而单发战机最好还是采用单垂直尾翼,狂风、阵风、台风、歼-10、F-16等机型都是采用单垂直尾翼。


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