可以看出,水平尾翼的貢獻(xiàn)雖然與氣動導(dǎo)數(shù)、及速度阻滯系數(shù)等有關(guān),但
最主要的還取決于尾容量的大小, 是代表平尾特性的一個相對參數(shù),初步設(shè)計時可
按表6.5 給定的統(tǒng)計數(shù)據(jù)選取。
α
平尾y C αy
C 平尾k
平尾A 平尾A
表6.5 尾容量統(tǒng)計值的范圍
飛機(jī)型式 平尾A 垂尾A 平尾L / bA ~ / 垂尾L bA
裝渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的干線客機(jī) 0.80~1.1 0.05~0.08 2.0~3.0
裝渦輪噴氣和渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)
的干線客機(jī)
0.65~0.80 0.08~0.12 2.5~3.5
后掠翼重型非機(jī)動飛機(jī) 0.50~0.60 0.06~0.10 2.5~3.5
直機(jī)翼重型非機(jī)動飛機(jī) 0.45~0.55 0.05~0.09 2.0~3.0
高速機(jī)動飛機(jī) 0.40~0.50 0.05~0.08 1.5~2.0
對于軍用飛機(jī),也可以從本節(jié)最后的尾翼參數(shù)統(tǒng)計表(表6.6)所列數(shù)據(jù)中選取。
應(yīng)當(dāng)注意,如果取平尾的全面積,即包括機(jī)身陰影部分的面積,則為全面積尾
容量;如果取水平尾翼的外露面積,則即為外露面積尾容量。表6.5 所列為全面積
尾容量,但有些資料中,可能給出的是外露面積的尾容量。因現(xiàn)代超音速飛機(jī)多采用全動平尾,
故有的資料把取全動平尾的面積。
平尾S 平尾A
平尾S 平尾A
平尾S
選取時,應(yīng)同時考慮滿足飛機(jī)的縱向靜穩(wěn)定性和操縱性兩方面的要求。 平尾A
關(guān)于考慮穩(wěn)定性方面,主要是應(yīng)能保證飛機(jī)在低空、高亞音速飛行時,仍有足夠的縱向靜
穩(wěn)定度。如果在飛機(jī)設(shè)計指標(biāo)中,靜穩(wěn)定度取得比較大,或是在飛行使用過程中,質(zhì)量中心變
化范圍取得比較大時,則要選取較大的值,反之則可以取小一些。 平尾A
保證飛機(jī)具有足夠縱向靜穩(wěn)定度的條件可以用下式表示:
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——飛機(jī)的質(zhì)心后限; xF翼身——翼身組合體的氣動焦點位置; ——
允許的最小飛機(jī)縱向靜穩(wěn)定度,為負(fù)值。
min
y Cz
m
關(guān)于要滿足縱向操縱性的要求,顯然指的是外露面積的尾容量。主要是要保證在飛機(jī)質(zhì)心
處于前限位置的情況下,當(dāng)放下襟翼、大迎角進(jìn)行著陸時,平尾的偏度不能用盡,而應(yīng)留有一
定的備用偏度。
飛機(jī)著陸時,縱向力矩平衡方程為:
0 + + = 0 著陸著陸平尾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著陸——著陸狀態(tài)下的零升力縱向力矩系數(shù),
Cy ——著陸時的縱向靜穩(wěn)定度(按50%余油來計算)。
z m 著陸
從上式可得出:
1 ( )
0著陸著陸著陸
平尾平尾
平尾y
C
z z
q y
m m C
k A C
= − + y α φ
1 ( )
0著陸著陸著陸
平尾平尾
平尾y
C
z z
q y
m m C
k C
A ≥ + y
α φ
(6.14)
如果所選取的值能夠基本滿足上述要求,就可以用此值作為選擇平尾幾何參數(shù)的依
據(jù)。選定后,要進(jìn)一步考慮安排平尾的位置,因為
平尾A
平尾A 平尾平尾平尾A = S L ,所以為了得到所必
需的值,可采用較大的面積和較小的力臂,或者相反,采用較大的力臂和較小的面積。
如果本來機(jī)身的長度就比較長,從提高水平尾翼效率的角度來看,顯然應(yīng)使尾力臂盡量
長一些, 小一些,隨之平尾的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和氣動阻力都可減小。但這要受到機(jī)身長度的限
制,因為如果僅僅是為了尾力臂的需要,而專門增加機(jī)身的長度,這常常比增大平尾面積所增
加的結(jié)構(gòu)質(zhì)量更大,所以尾翼面積和力臂的選擇,應(yīng)與機(jī)翼、機(jī)身的設(shè)計相協(xié)調(diào)。
平尾A
平尾L
平尾S
尾翼及其舵面的效率,不僅取決于其面積和尾臂,而且還決定于其氣動特性,
主要是其升力系數(shù)和其對迎角的導(dǎo)數(shù)。這些導(dǎo)數(shù),基本上決定于平尾的幾何外形。
平尾S 平尾L
Cy平尾α
Cy平尾
平尾的平面形狀和翼型,在一定程度上又取決于已經(jīng)選定的機(jī)翼的平面形狀和翼型。在選
擇平尾的平面形狀、后掠角平尾χ 、展弦比平尾λ 、及其翼型相對厚度平尾C 等幾何參數(shù)時,必須
保證在機(jī)翼所有可能的迎角下,尾翼都有足夠的效率,或者說尾翼不能比機(jī)翼先失速,并且還
應(yīng)保證盡量使平尾的臨界M 數(shù)大于機(jī)翼的臨界M 數(shù)。
有的飛機(jī)采用三角形機(jī)翼,而平尾則采用后掠的平尾。選用后掠平尾的優(yōu)點是,由于與
三角形平尾相比,其展弦比比較大, 較大,同時其也比較高,這樣既可以在阻力
增加較小的條件下,獲得較大的,并且還由于后掠,可以使尾臂稍有增長。
α
Cy平尾臨界M
α
Cy平尾
平尾翼型的相對厚度,也應(yīng)從保證使平尾具有較大的和的需要來選擇。一般,
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