題:
為什麼水平穩定器不能比今天更長?
Ethan
2015-08-07 20:20:19 UTC
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我想知道這個問題,因為如果水平穩定器的長度比這更長,則意味著更大的升力。我對這個問題的猜測可能是較長機翼上機翼尖端渦旋強度的結果 enter image description here

問題是什麼?
這就是為什麼後機翼或水平穩定器沒有比現在更長的原因了。
您知道他們提供負面的提升嗎?它們以阻力為代價提供穩定性。形狀經過優化以提供低阻力扭力,從而提供足夠的縱向穩定性
是由翼尖渦流引起的阻力
@Ethan:不,阻力是由產生升力引起的。以任何方式。機翼尖端渦流也是由產生升力引起的,儘管如果通過機翼以外的其他方式,它不是機翼尖端渦流,而是其他渦旋。
實際上,是由升力及其所謂的翼尖渦流引起的阻力,它是由機翼的高壓區域升到低壓區域而引起的旋轉而形成的,這稱為翼尖渦流,因此我想知道翼尖渦流是否與與主翼相同的水平穩定器。
@Ethan,是的,水平穩定器也會引起尖端渦旋。參見[此視頻](https://youtu.be/lrI2LxjJiaM?t=47s)。並非所有阻力都會引起渦旋。輪廓阻力是由氣流在表面皮膚上的摩擦引起的,不會引起渦旋。
DeltaLima說了什麼。水平穩定器產生的“升力”是向下的力,而不是向上的力。增大該力會使飛機效率降低,而不是提高效率(即使在產生該向下力的過程中它根本不產生阻力,情況依然如此……向下力本身是無效的。)
@DeltaLima, Ethan是產生升力的表面上的主要阻力來源,始終是[誘導阻力](https://en.wikipedia.org/wiki/Lift-ductive_drag),而不是輪廓阻力或翼尖渦旋。
@egid的翼尖渦旋是誘導阻力的結果。請參閱您鏈接到的文章:-)
是的,但我的觀點是,渦流是阻力的副產品,而不是OP所暗示的唯一原因。
我想知道的類似之處是,為什麼HT沒有更高的寬高比。在相同的面積(讀取提升)但縱橫比較高的情況下,它將產生較少的誘導阻力。我首先想到的是尾巴結構變得沉重。也許隨著新的先進材料的出現我們會開始看到這種東西嗎?
您為什麼假設它們不能更長?
該圖片中的刺痕被大大縮短了。
六 答案:
FreeMan
2015-08-07 20:26:50 UTC
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水平穩定器可以更長,它們只是不需要更長。

每增加一平方英寸,添加感應阻力寄生(形狀/輪廓)阻力,這會增加燃料消耗,因此不會使它們變得比提供足夠的飛機控制力大。

fooot
2015-08-07 21:35:00 UTC
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在大多數飛機上,後部的水平面是水平穩定器。這些表面實際上提供負升力,該負升力平衡了重心在舉升力中心之前。這種力平衡以簡單的方式提供了自然穩定性,這就是為什麼大型和小型飛機的標准設計都是如此。當然,這種負升力作用在主機翼上,這會增加阻力,因此該表面要保持盡可能小,以提供足夠的穩定性,並且阻力應盡可能小。

有一種飛機佈局稱為縱排機翼,其中有兩個縱排構型的機翼都可提供向上的升力。

Tandem wing aircraft

EHH,沒有。這些表面“可以”提供負向提升力,當您想將尾巴向下推(向上拉鼻子)時,這是理想的選擇,但是同樣,它們可以產生正向拉力來向上拉尾部(並使鼻子向下)。它們通常被設計為在大多數情況下保持中立,以減少阻力和油耗。
@PaulSmith:不,要使後機翼升空至中立,效率會低下,並且會產生太大的穩定性。通常,每單位面積的後機翼升力要小於前機翼,但即使在高速行駛時,也仍然是正升力。只需看一下機翼的位置-Cg介於兩者之間,因此兩者都需要產生升力。
此外,[canards](https://en.wikipedia.org/wiki/Canard_%28aeronautics%29)。
保羅和彼得談論的是兩個不同的話題-保羅指的是常規佈局飛機上的水平穩定器(如fooot回答的第一部分所述),而彼得則指的是串聯機翼飛機的尾翼。
KeithS
2015-08-07 23:20:57 UTC
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飛機的尾翼表面也稱為“尾翼”,該詞起源於法語中的“飛箭”。因此,該術語表示目的。水平和垂直穩定器正是這樣的穩定器。它們的目的是使飛機的機身與飛機在空中飛行所引起的相對風保持一致。沒有它們,飛機很容易進入側滑或滾落。它們還通過向上或向下改變相對風向來提供俯仰和偏航控制,對機身產生相反的影響(牛頓第三定律)。

它們並非旨在產生升力來抵抗重力,並且在許多情況下在這種情況下,水平穩定器的作用恰好相反,通過負俯仰和機翼中的空氣“向下沖洗”的組合,在飛機後部提供向下的力。這樣可以在向前飛行期間保持機頭向上,以補償機頭稍重的重量分佈,從而提供理想的飛行特性,例如在失速狀態下機頭向下的趨勢(如果您要從天上掉下來,也許還可以採取降低攻擊角度的態度,從而有恢復的潛力。)

因此,在傳統配置中,它們的大小並沒有太大,因為它們不必是。較大的水平穩定器會因更大的表面積和排出的空氣量而增加阻力,而沒有實際收益。可能會增加控製表面的面積,但是在偏轉位置上作用在控製表面上的力超過控製表面或機身的材料強度之前,它們的大小是有限制的。甚至在此之前,較大的操縱面使飛機對桿/ y架輸入更加敏感,這對於戰鬥機或特技飛機很有用,但對於設計用於“每個人”飛行員的飛機則可能致命。

aeroalias
2015-08-08 22:57:55 UTC
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正如已經指出的那樣,它們可以是(但不是)以減少阻力。

通常,當前一代飛機中的水平穩定器要比它們的小前輩。這是通過引入電傳操縱系統而在飛機設計上取得進步的結果。

水平穩定器的設計是通過給定負值來使飛機具有穩定性。 >投球時刻。飛機機翼本身是不穩定的。隨著升力的產生,機翼向上傾斜,這增加了迎角,增加了升力。這個過程一直持續到機翼失速為止。水平穩定器實際上是一個較小的機翼,位於重心的另一側,距離較長,抵消了主翼的俯仰力矩。

因此,基本上,水平穩定器會產生提升力,但俯仰力矩。水平穩定器越大,升力和穩定性越好,阻力也更大。

減少阻力的一種方法是使水平穩定器更小,但這會降低穩定性,要求飛行員不斷調整飛行飛機的控件。但是,引入計算機控制的控制系統(電傳操縱系統)意味著飛機可能會不穩定,而計算機會不斷調整控制以實現穩定的飛行。

因此,飛機進行了設計在1990年代以後,大多數都採用電傳操縱系統,其水平穩定器較小,從而減少了阻力並降低了燃油消耗。

以DC10和MD11的水平穩定器為例。

http://i.stack.imgur.com/aGKMR.jpg
來源:波音757 Maya sup>

MD11基於DC10,具有拉伸的機身和增加的翼展,但尾翼較小。這是通過(部分)計算機控制的水平穩定器實現的。從圖中可以看出,儘管飛機更大,但MD11中的水平穩定器比DC10小。

因此,較小的水平穩定器是為了減輕重量和阻力,而這主要是通過使用計算機控制的控制面來實現的。因為較小的穩定器可以放鬆穩定性,即使由於較長的力矩臂而可能具有足夠的控制能力,

McDonnell Douglas MD-11採用輕鬆的穩定性設計,旨在節省燃油。為了確保安全飛行的穩定性,引入了LSAS(縱向穩定性增強系統)以補償MD-11相當短的水平穩定器並確保飛機保持穩定。但是,有些事件使MD-11的鬆弛穩定性造成“飛行中的不適”。
MD-11的尾部不是因為它的槓桿臂更長而變小了嗎?兩架飛機的尾巴容積應完全相同。同樣,任何FCS都無法在很寬的cg位置範圍內修剪飛機,而正是這種修剪範圍驅動了機尾表面的體積。
Marco Sanfilippo
2015-08-07 21:23:45 UTC
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協和飛機的設計師採用了不同的方法:他們移除了水平尾翼以盡可能減少阻力。

機身外部或機身下方的所有不必要的東西(吊艙/吊架/等)機翼即使在不產生升力的情況下也會增加阻力。

另一個歷史示例是MD-11,它是DC-10的演變。如果您注意到的話,即使更長和更重,MD-11的尾翼也較小,以實現更好的巡航性能。

我注意到協和飛機的尾部有一個小凸起,大約位於後水平穩定器的位置。我猜它在那裡是出於類似的原因,儘管規模很小。
@KRyan有什麼凸起?如果您指的是垂直穩定器上的兩個“凸起”,它們只是方向舵致動器的整流罩。如果從兩側看,您會發現它們不對稱:左邊的移動了舵的下部,而右邊的移動了舵的上部。
啊,對。
Koyovis
2019-08-10 08:54:00 UTC
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水平尾翼可以更長,以保持尾翼區域恆定,和弦將相應減小。較高的長寬比會導致較高的根部彎矩,因此結構也較重。

較高的長寬比會減小感應阻力,這在主翼中非常理想,但在尾翼中次要。感應阻力與升力成正比,無論如何,為了最大程度地減小修剪阻力,使尾翼的升力產生最小化。



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