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自波音707出现, 民航界再无多垂尾飞机

日期: 来源:扒皮观察室收集编辑:客机

自波音出现民航界再无多垂尾飞机通常情况下,多数飞机都只有一个垂直尾翼(单垂尾)。它位于飞机的对称面内。在一些多发动机的螺旋桨飞机上,为了提高垂尾效率,

通常情况下,多数飞机都只有一个垂直尾翼(单垂尾)。它位于飞机的对称面内。在一些多发动机的螺旋桨飞机上,为了提高垂尾效率,故意将垂尾放在螺旋桨后的高速气流中。为此将垂直尾翼分为两个(双垂尾)或两个以上(多垂尾)翼面。

在双垂尾型式中,常将两个垂尾布置在平尾两端,以提高平尾的效率。在超音速飞机上,由于机身比较粗大,为了保证飞机在高空高速飞行时仍有足够的航向稳定性,需要有很大的垂尾面积。如果采用双垂尾型式,可以降低垂尾高度,减小垂尾在侧滑时产生的滚转力矩。同时也可提高大迎角时的航向稳定性。

多垂尾呢,就是在单片垂尾面积有限的情况下可以提供更大的方向舵面积和安定面面积,也因此可以有较低高度的垂尾,限制了机身高度,便于维护。至于结构冗余,属于附属的好处了。所以在过去民航机速度较低的时代,确实出现过多垂尾的客机的

比如有名的,三垂尾

以及曾经改造过客机型的,双垂尾

然而进入喷气时代,这个设计就不流行了。因为传统的亚音速客机都是较窄的圆柱截面机身,故此无法像战斗机一样在机身上布置双垂尾。因此要采取双垂尾,就必须使用型尾翼设计。也就是说,垂尾安装在平尾的翼尖处。对于低速飞机来说还好,对于高亚音速的现代客机来说,因为平尾都有一定后掠角而不是平直式,如果在平尾翼尖上加了这么一大坨东西,结构设计立刻会变得麻烦,尤其是机翼洗流的扰动可能因为垂尾而影响到平尾,从而闹出一些不可预见的问题。

同时,现代的客机水平安定面并不是装死在机身上的,而是可以对安装角进行细微的调整,以便针对不同的货物安放位置以及速度进行配平——如果采取双垂尾设计的话,原本只需要带动水平安定面的机械结构如今还要带动垂直尾翼,结果只能做得更加笨重——你看既然双垂尾有这么多不便之处,今日还有什么理由采用它呢?

从技术角度说了这么多,其实根本没触及到最根本的原因:

在今日干线客机的设计构型已经确定成熟的情况下,飞机制造商根本没有热情去开发新的客机构型,也承担不起新构型的开发风险。

比如就是双垂尾啊,他还是超巨无霸机啊

胆大的美国人也有三垂尾版的航天飞机

然而就像世人阻止不了那些激动的工程师们搞出这样的怪物,那些激动的工程师们也没法说服躲在橡木办公桌后的系统工程师或资本家们在下一个干线客机项目里采取这样的设计。确切的说是,这几十年来都已经没有人敢采取越界的设计了。

自波音以来,无论东西方阵营,民航干线客机的设计风格就几乎没有变过:常规布局、传统的尾翼设计、后掠翼翼吊发动机。

比起军用机,尤其是战斗机千变万化的设计来说,民航机的设计要单调和保守得多。这是自然的。因为军用机的任务是不惜一切代价完成各种错综复杂的战斗任务。而干线客机的任务只有一个——用最低的成本和最高的可靠性把乘客或货物送到目的地。

最低成本,最高可靠性,在这个干线客机传统设计已经非常成熟的时代里,几乎任何与传统不同的更改都与这两者不相容。

作为高度复杂的系统,在飞机上采用任何全新的设计都意味着巨量的研发开支和周期。有些外人看起来并没有什么的小改动,有可能意味着非常大的工作量。同时,民航业发展到今日,行业标准已经非常严苛。

既然如此,制造商们如何证明自己打算在飞机上使用的新技术足够可靠,能通过适航认证呢?显然,这又意味着巨额的研发开支和可能失控的研发周期。倘若新技术的引入能对用户带来巨大的好处(对制造商来说就意味机型更受欢迎)也就罢了,如果带来的好处寥寥,谁愿意去冒这个险呢?

图片来源于网络

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