戰鬥機爲單垂直尾翼,這有何優劣?

飛騰小子


戰鬥機採用單垂尾還是雙垂尾,與飛機的操縱性有關。飛機越大越重,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。

單垂尾有很多優點:

一、結構簡單,重量輕。單垂尾比雙垂尾少了一個舵面和一套控制機構,自然重量輕不少,對飛機減重很有幫助。大型運輸機、轟炸機機身大,可以安裝大型單垂尾,所以優先使用單垂尾。而戰鬥機機身小,無法繼續擴大單垂尾的尺寸,才考慮選擇雙垂尾的。

二、舵面干擾小,可靠性高。雙垂尾比單垂尾多一個舵面,雙垂尾間會產生共振干擾,與飛機其他舵面間的干擾也變大,為了解決這些問題,就需要複雜程度更高的飛控軟件系統。

三、受鴨翼渦流乾擾小。安裝鴨翼的飛機,兩側的鴨翼形成的渦流對雙垂尾干擾很大,而單垂尾在機身中間,正好避開兩側的渦流,受影響小。

單垂尾的缺點:

一、尺寸大,不利於存放、上艦。飛機越大,越重,速度越快,就要用越大的尾翼,過於高大的單垂尾,不利於飛機存入機庫,也不利於在航母上使用。而雙垂尾,尤其是傾斜式雙垂尾,尺寸小,高度低,還能起到一部分水平尾翼的作用,可以順利的放到航母上使用。

二、單垂尾不利於隱身。單垂尾與機身形成90度直角,雷達反射面巨大。雙垂尾可以傾斜安裝,與機身形成夾角,有效降低雷達反射截面。比如F35,雖然是單發戰鬥機,但仍然採用傾斜雙垂尾,就是基於隱身性能的考慮。

三、單垂尾飛機在作大迎角機動時,垂尾受機身遮擋,氣動效率迅速下降。而雙垂尾分列機身兩側,大迎角機動時不受機身遮擋,氣動效率高。比如蘇系飛機著名的眼鏡蛇機動,即顯示了雙垂尾的優秀效率。

戰鬥機選擇單垂尾還是雙垂尾,是基於以上因素的綜合平衡,這樣才能發揮戰機的最大性能,與先進與否無關。當然,雙垂尾看起來更酷一些。


和風漫談


早期的戰鬥機幾乎都是單垂直尾翼,垂直尾翼主要起到讓飛機左右偏轉的作用、水平尾翼起到讓戰鬥機俯仰的作用,為了儘可能保證操作靈活性也就是飛行員讓尾翼偏轉時,飛機能輕鬆、及時的做出動作回應,尾翼周圍的氣流要儘可能做到穩定不受干擾,因此從二戰時代開始設計師們就注意將水平尾翼佈置在不與主翼平行的水平面上,避免前方的渦流乾擾飛機的俯仰動作,而垂直尾翼都儘可能做的高一些以避免機身俯仰時氣流對垂直尾翼的干擾。

位於駕駛艙正後方的垂直尾翼很容易遮擋飛行員向後的視野,這在空中格鬥過程當中是非常難以忍受的,不過換一個角度考慮垂直尾翼也能遮擋住後方敵機射出的子彈,進一步保護飛行員的安全。然而,當戰鬥轟炸機安裝了後射機槍時垂直尾翼就會遮擋住射界,類似的現象還出現在重型轟炸機上,因此德國人首先使用雙垂尾佈局為後射機槍提供開闊的射界。對於現代化戰鬥機而言雙垂尾帶來的重量問題是不能容忍的,再加上後射機槍普遍被取消了,因此雙垂尾並不多見。

而當隱身五代機出現時雙垂直尾翼又有了市場,因為單垂尾無法做到傾斜佈置以反射雷達電磁波,美軍在設計F-22這種雙發重型戰鬥機時尚且可以加裝類似大黃蜂的V型雙垂尾,但是在F-35這種單發輕型戰鬥機上使用V型垂直尾翼,就不可避免的遇到戰機超重問題。對於擁有2臺發動機的重型戰鬥機來說,兩個垂直尾翼增加的重量不算什麼,而單發戰機最好還是採用單垂直尾翼,狂風、陣風、颱風、殲-10、F-16等機型都是採用單垂直尾翼。