無尾飛機

無尾飛機

無尾飛機的英文名稱為:taillessairplane。沒有水平尾翼和鴨翼的飛機就叫做無尾飛機。它的俯仰平衡和操縱靠機翼後緣升降副翼來完成。無尾飛機以其良好的隱身性能、敏捷性和便於裝載貨物等優點吸引了人們越來越多的興趣。

正文

無尾飛機無尾飛機

沒有水平尾翼和鴨翼的飛機。它的俯仰平衡和操縱靠機翼後緣升降副翼來完成。要想減去水平尾翼可以將機翼向後延長代替它。這樣就成了三角翼的形式,我們稱它為無尾三角翼飛機。這種飛機阻力小,很適合高速飛行。但是,低速飛行時性能較差。飛機的垂直尾翼仍然保留著。所以,無尾翼飛機實際上只是無水平尾翼的飛機

構造

無尾飛機無尾飛機“幻影”2000
無尾飛機一般採用三角機翼。機翼後緣離飛機重心較遠,可提高升降副翼的平衡操縱能力。對於超音速無尾飛機,小展弦比的三角翼還具有氣動中心變化小的優點,這對於平衡能力差的無尾飛機非常重要。為了改善起飛著陸性能,無尾飛機通常採用較大的機翼面積,減少單位機翼面積上的重量載荷(翼載)。此外,套用主動控制技術將飛機重心移到氣動中心之後,可以從根本上克服配平阻力大的缺點,再配以前緣增升裝置,可以大大改進無尾飛機的機動性和起飛著陸性能。法國無尾戰鬥機“幻影”2000就採取了這種技術措施。當巨型飛機的機翼大到足以容納旅客和貨物時,則可取消無尾飛機的機身,成為飛翼式飛機,它具有重量輕和阻力小的優點。

原理

無尾飛機無尾飛機
飛機為什麼做成無尾的呢?尾巴的作用是使飛機在飛行中保持平衡,不至於翻滾,還可以用來操縱飛機升降。但是尾翼又給飛機增加重量又增加阻力。特別是水平尾翼和機翼處在同一個水平面內,配合不好還會和機翼互相干擾而使飛機不穩定。飛機設計家們就想能不能去掉水平尾翼而只保留機翼呢?

要想減去水平尾翼可以將機翼向後延長代替它。這樣就成了三角翼的形式,我們稱它為無尾三角翼飛機。這種飛機阻力小,很適合高速飛行。但是,低速飛行時性能較差。飛機的垂直尾翼仍然保留著。所以,無尾翼飛機實際上只是無水平尾翼的飛機。

優點

無尾飛機幻影2000-5型戰鬥機
1.超音速阻力小。這主要是由於採用大三角翼的原因。小展弦比、大後掠角的大三角翼,加上這類機翼固有的相對厚度小的優點,減小了其超音速零升阻力。在超音速條件下,無尾飛機配平阻力也相對較小——在此條件下,和正常布局飛機相比,平尾和無尾飛機升降副翼在相同偏轉角度下引起的配平阻力相當,而實際配平時無尾飛機偏轉角度較小。

2.在滿足設計要求的前提下飛機結構重量較輕(相對其它布局形式)。由於省去了平尾的重量,加上機身長度縮短,以及大三角翼的結構重量較小,這種先天重量優勢使得無尾飛機在改善飛機機動性時具有更高的起點。不過如果強調飛機續航能力,那么無尾大三角翼飛機相對於現代高性能正常式飛機而言,巡航阻力稍大,因此需要攜帶更多的燃油,這部分重量基本上抵消了結構上的重量優勢。此外,由於結構重量減輕,相應的成本價格也降低。

3.常規機動性較好。原因之一是為了緩解起降性能差的固有弱點,通常會選擇較低的翼載。低翼載不僅有助於提高飛機盤鏇能力,而且設計良好的話可以緩解大後掠三角翼帶來的誘阻大的問題——因為相同過載下需用的升力係數較低,不需要拉那么大的迎角來獲得較高的升力係數。這實際上是無尾三角翼布局機動性好的最重要原因。

缺點

但是取消平尾有兩個較大的缺點:①配平阻力大。為保持飛機在一定升力係數下平衡須付出一定的阻力代價,即配平阻力。操縱面平衡偏度越大,配平阻力就越大。正常式飛機的平衡操縱靠偏轉平尾舵面來實現,由於平尾到飛機重心的距離比無尾飛機升降副翼到重心的距離大得多,平衡所需舵面偏度較小,所以無尾飛機的配平阻力比正常式飛機要大;②起飛著陸性能差。正常式飛機常靠機翼後緣襟翼增加升力,改善起飛著陸性能。在無尾飛機上,機翼後緣已被升降副翼占據,不能安裝襟翼。大迎角時後緣升降副翼上偏,反而減小升力,影響起飛著陸性能。

發展史

無尾飛機無尾飛機
無尾飛機是指飛機上保留了垂直尾翼而水平尾翼則移到了機翼上。1943年德國在二戰時,率先製造了Me163無尾火箭截擊機。這是航空史上第一種投入使用的無尾飛機。

這種飛機採用後掠翼,翼展很短,操縱飛機升降作用的升降副翼裝在機翼後緣上。機身後段裝有一台火箭發動機,機身下邊裝有腳踏車式雙輪起落架。當飛機起飛以後,就把機輪拋掉以減輕重量和減小阻力。著陸時利用機身下邊的滑橇在跑道上滑行。短粗的機身中裝有2頓燃料。這么多燃料也只夠火箭發動機工作12分鐘。別看它工作時間短,可飛行速度卻達到了每小時957千米,這么高的速度在當時是任何一種飛機都無法比擬的。所以,它只適合於短時間內速戰速決戰術。一旦衝到敵人機群中,即快速地進行攻擊,不管是否擊中目標,到時間立刻返回基地。這種戰術使盟軍飛行員一時不知如何對付才好。
在上個世紀60年代無尾三角翼飛機正處於黃金時代,各國紛紛效仿。民航機、轟炸機、也出現了無尾三角翼形式。像“協和”號高速民航客機“火神”轟炸機等,但在以後隨之而來的卻是不景氣。主要原因是60年代發生的幾次局部戰爭,戰鬥機仍是在低空以較低速度作戰,各國在研製新機時不再追求高空高速,而要機動性好。

從此無尾三角翼也就不再那么風光了。

航空器——按構造分類

航空器——按構造分類。

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