“为什么你们家尾翼这样设计?”

“为什么CW-15和CW-25E尾翼设计不一样?”

“这种尾翼设计有什么作用?”

......

关于无人机尾翼设计,这是鹏友们一直关心的话题。

今天,小编特邀我司研发中心人员为大家揭开“尾翼设计”的神秘面纱。

什么是尾翼?

尾翼作为飞机部件,是安装在飞机后部,起稳定和操纵作用的装置。尾翼一般分为垂直尾翼和水平尾翼。通常垂直尾翼后部有方向舵,水平尾翼后部有升降舵。

尾翼的功能

尾翼可认为是一个小机翼,二者主要区别在于机翼通常产生大部分升力,而尾翼仅仅能使用其升力潜力的一小部分。

尾翼的功能主要是用于配平、保持稳定性和获得操纵性

配平是指尾翼产生的升力因为有尾力臂而产生绕重心的力矩,用来平衡飞机产生的某些力矩,例如:平尾平衡机翼产生的俯仰力矩,垂尾平衡偏航力矩等。

飞机在飞行中也会因各种干扰(如阵风等)而偏离原有平衡,这时尾翼将产生一个恢复力矩使飞机恢复至原有平衡,对飞机起到稳定的作用

尾翼的另一个重要作用是操纵。飞机在飞行中需要经常改变飞行状态,如爬升、平飞、下滑等。对于稳定的飞机,要改变飞行状态就需要克服稳定力矩。例如要增大飞机迎角,就需要有一个克服稳定力矩的抬头力矩。此外,尾翼还需要保证飞机在严重状态时都有足够的操纵效能,例如起飞抬前轮、低速条件下发动机失效等。

尾翼的常见布置形式

常规式

常规式尾翼通常布置在机身后端的位置,利于结构设计,可以在重量最轻的情况下提供足够的稳定性和操纵性,同时尾翼在大多数情况下处于平滑流场中,是一种经常被采用的尾翼布置形式。

 

“T型”尾翼

“T型”尾翼也是一种广泛被使用的尾翼布置形式。通常由于垂尾需要加强以支撑平尾,“T型”尾翼重量相比常规式尾翼更重一些。但同时“T型”尾翼具有更多优点,例如:由于端板效应的存在,“T型”尾翼的垂尾可以做得较小;平尾位置被抬高后,可以在一定程度上避开机翼尾流和螺旋桨滑流,使其效率更高的同时也可以减小平尾尺寸。

“H型”尾翼

如果对飞机总高度有要求,使用单垂尾显得过高时,“H型”垂尾则是一个很好的方案。该布局通过端板效应抑制平尾端部的绕流可增大平尾的效率。“H型”主要的缺点是尾部在偏航角较大时会承受更大的气动载荷,并且垂尾的安装形式会降低平尾的固有振动频率,降低颤振速度,这些都需要加强结构强度设计,导致尾翼整体的结构重量增大。

 

“十字型”尾翼

“十字型”尾翼是介于常规式尾翼和“T型”尾翼之间的折中方案。与“T型”尾翼相比,它能够减小机身的结构载荷,同时平尾也具有一定的端板作用。在大迎角时,垂尾下半部分会位于相对“干净”的气流区域,增强尾旋改出能力。

“V型”尾翼

“V型”尾翼在水平和垂直方向的投影能够同时起到纵向和航向稳定作用,在兼有平尾和垂尾的功能的同时减小浸湿面积,降低干扰阻力。“V型”尾翼带来的损失则是使得操纵动作变得复杂:当两边舵面作同方向偏转时起到升降舵作用;两边舵面作差动时起到方向舵作用。

“Y型”尾翼

“Y型”尾翼与“V型”尾翼类似,只是在机身下方增加了第三个翼面。操纵时上方的“V型”翼面布置有升降舵只提供俯仰操纵,下方的第三个翼面布置方向舵提供航向操纵。这种尾翼布置避免了“方向升降”的复杂性。有时为了使尾翼能够在大迎角状态下避开机翼尾流,也采用“倒Y型”尾翼布置。

纵横大鹏CW系列无人机尾翼设计

在对上述常见的飞机尾翼布局有了初步的了解之后,我们来一起看看纵横CW系列无人机产品的尾翼有哪些独特之处。

CW-007、CW-15无人机的尾翼采用“十字型”尾翼形式,这种布局形式兼具了常规式尾翼和“T型”尾翼布局的优点,在大迎角时垂尾能够拥有足够效能。平尾采用全动平尾设计,将安定面与升降舵合二为一,通过舵机控制整个平尾偏转,使得飞机的操纵性能大大提高;同时在大迎角时通过改变平尾角度可改善平尾的失速特性。在尾翼结构设计方面,将垂尾的结构与尾撑杆相结合,有利于结构设计和生产制造。

纵横大鹏CW-007无人机尾翼

CW-25E、CW-40、CW-100等三款垂直起降无人机产品均采用双尾撑融合倒V尾设计。尾翼设计采用“倒V型”(或“A型”)布局,在兼具平尾和垂尾的功能的同时减小浸湿面积,降低了干扰阻力。同时,对于后推式螺旋桨无人机,“倒V型”布局可在一定程度上将尾翼放置在螺旋桨滑流和机翼洗流之外,进一步减小阻力。

纵横大鹏CW-25E无人机

复合翼无人机采用双尾撑融合倒V尾布局在结构方面拥有明显优势,一方面为垂直起降动力提供了理想安装位置,有效节省了垂直起降动力的安装结构;另一方面,该布局形式拥有更高的结构刚度和结构稳定性,可实现较大的机翼翼展设计;其次,由于尾翼并未直接安装在机身结构上,有效降低了机身长度和机身结构重量,同时由于不需要考虑尾翼安装影响,更便于在机身布置动力装置。

纵横大鹏CW-100无人机

划 重 点

不同形式的尾翼各有优劣,

最终还是要根据不同的设计目标进行取舍,

合适的才是最好的。

分享:
阅读更多
thumbnail
为开辟低空经济新赛道,加快培育和形成新质生产力,4月11日,由民航西南管理局、四川省委军民融合办指导,成都市投资促进局、彭州市人民政府主办的2024西部低空经济产业生态大会在成都彭州天空之眼无人机试验基地举
thumbnail
为深入贯彻落实习近平总书记“绿水青山就是金山银山”绿色发展理念,聚焦全面落实我国北方森林草原生态保护和高质量发展的国家战略,深化新旧动能转换,推动绿色低碳高质量发展,3月20日,纵横股份与围场满族蒙古族自
thumbnail
3月15日17时许,四川省甘孜州雅江县呷拉镇白孜村发生森林火灾。 山火发生后,纵横股份第一时间成立应急救援小组,出动机组10人、指控车3辆,携带1架CW-100应急通信侦察无人机系统,2架CW-15D小型侦察无人机系统赶赴