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  • 1 # 科技之重

    垂直尾翼的作用主要是控制戰鬥機的偏航,以及保持其航向的穩定!而垂直尾翼相對於機翼的安置狀態主要有:與機翼的夾角等於90°,也就是常說的垂直尾翼;與機翼的夾角小於90°,也就是常說的外傾垂尾;與機翼的夾角大於90°,也就是常說的內傾垂尾。至於垂尾是垂直,還是內傾,亦或是外傾,主要與戰機的整體設計有關!垂尾外傾的戰鬥機主要有四代機:F22,F35,殲20,蘇57以及特列F117和YF23以及F18。

    四代機極為注重隱身性,無尾是對隱身最有利的。但是戰鬥機又極為注重機動性,無尾的機型機動性極為差勁。四代機除了注重隱身性之外,還有機動性,這麼一來四代機就必須要使用垂尾了。而外傾的垂尾與機翼或者平尾呈銳夾角,當雷達波從側面照射到外傾的垂危時可以將雷達波反射到其他地方去。

    另外,外傾的雙垂尾也有利於戰鬥機在大迎角時機動性的發揮。當戰鬥機在大迎角狀態下,機身會遮擋大部分的垂尾,這樣一來,就不利於大迎角航向安定性。而外傾的面積較大的垂尾就不會被機身完全擋住,可以保證戰鬥機大迎角航向安定性。另外,戰鬥機的航向靜穩定性也會隨著垂尾外傾角度的增大而減弱。

    垂尾內傾的飛機主要有SR-71,以及其改進型號。

    雙垂尾內傾的主要應用於偵察機,轟炸機。因為這兩種機型對機動性沒有要求,但是對隱身效能要求極高。內傾的雙垂尾更有利於隱身,但無法保證飛機在大迎角飛行時的穩定性,很簡單,因為被機身遮擋了。在正常飛行時,地面雷達也很難探測到內傾的雙垂尾,即便是探測到了,也可以將雷達波反射到其他方向上,從而實現了降低雷達波反射的目的。

    垂尾垂直的戰鬥機就多了:蘇27,蘇30,蘇35,F15,米格29,米格31,米格35等等。

    垂直尾翼對戰鬥機的隱身性和大迎角飛行時的穩定性沒什麼貢獻,反而不利於隱身。蘇27系列為了保證大迎角飛行時的穩定性還特意在發動機下面安了一對腹鰭,而F15沒有腹鰭是靠翼滾開保證大迎角飛行時的穩定性的,翼滾也就是渦流強度不穩定時造成的大迎角不可控滾轉。(圖片來自網路)

  • 2 # 東斯坦因

    戰機垂尾外傾和內傾,是指戰機採用雙垂尾設計時,垂直尾翼相對於機翼(水平面)的兩種不同角度的安裝狀態。:與機翼的夾角等於90°,也就是常說的垂直尾翼;與機翼的夾角小於90°,也就是常說的外傾垂尾;與機翼的夾角大於90°,也就是常說的內傾垂尾。

    (垂尾,是垂直尾翼的簡稱,也叫立尾,安裝在機身後部,作用主要是保持飛機在飛行中的穩定性和控制戰機在左右偏航方向的運動;雙垂尾指兩個垂直尾翼,雙垂尾與單垂尾相比增加了飛機的穩定性和機動性)

    戰機垂尾外傾和內傾產生的原因:提高自身隱身效能

    隨著雷達和防空導彈技術的不斷進步。防空體系的作戰效能有了質的飛躍作。作戰飛機的戰場生存能力受到了嚴重的威脅和極大的考驗。而為了應對新的更加嚴酷的作戰環境,各強國開始投入大量資源投入隱身技術的研究。在飛機的隱身技術中心,雷達隱身是最終的一個方面。要減小雷達發現的機率,就必須儘量減小飛機的雷達反射截面積。而要實現這一目的,目前主要有兩大舉措:

    一,使用隱身塗層材料和隱身結構材料;

    二,將飛機的外形設計成特殊的幾何體樣式,以達到將雷達波反射到其他地方,而不會被雷達接收其回波。

    垂尾作為一個重要部件,對飛機的隱身效能影響很大。設計師為了儘量減少雙垂尾的雷達反射截面,便基於雙垂尾設計的特點並結合上述第二點舉措,設計出了戰機垂尾外傾和戰機垂尾內傾,這兩種雙垂尾樣式。

    戰機垂尾外傾和內傾的差異

    戰機垂尾外傾和內傾的差異,主要有兩點:

    一,雷達波反射方向。當雷達波照射到外傾的垂尾危時,雷達波一部分會向地面方向反射,另一部分會經過平尾反射向上方偏折;但外傾的垂尾與機翼或者平尾呈銳夾角有時可能會形成雷達波折射區,造成一定程度的雷達訊號放大現象,進而會影響到戰機的綜合隱身效能。而垂尾內傾在被雷達波照射到時,會將全部的雷達波都反射到上方,不會出現雷達訊號放大的情況。因此,單就隱身效能來說內傾要比外傾更好一些。

    二、氣動效能。垂尾內傾戰機處於大仰角飛行狀態時,機身會遮擋全部的垂尾,如此一來,原本用來保持飛行穩定性和控制偏航的垂尾,作用將會變得幾近於無;而這樣一個重要的部件失去作用,將會對戰機飛行造成致命影響。而外傾垂尾的面積較大,這樣在進行大仰角飛行時垂尾就不會被機身完全擋住,可以保證戰機在大仰角飛行時,垂尾依舊可以起到作用,保證了戰機在機型大仰角飛行時的穩定性,有利於戰機機動性的提高和發揮。對於強調機動性的戰鬥機來說,垂尾外傾是必然的選擇;而對於不是特別要求機動性也基本不會做大仰角飛行的有人偵察機和轟炸機來說,垂尾內傾則不失為一個不錯的選擇(非必須,看情況)。

    總的來說,垂尾外傾和內傾是各有自己的長處和優勢。至於究竟如何選擇,這就需要設計人員根據部隊所提出的作戰需求認真分析了。不過就目前的航行來看,有人偵察機和轟炸機的需求明顯萎縮,戰鬥機的需求則是持續旺盛。所以在未來的一段時間裡,垂尾外傾將會成為世界的主流,而垂尾內傾恐怕面對的將會是一段不短的沉寂期。

    就到這裡,各位對此,是否還有其他高見?或者你們還有哪些補充,一起來探討。

  • 3 # 一葉楓流

    飛機的垂尾,中文全稱叫垂直尾翼,相對於水平尾翼而言。

    飛機的垂尾從來不是隻有一個。早期的大型飛機都有好幾個垂尾。因為大型飛機的擾動力矩更大。

    戰鬥機採用雙垂尾最早的是雙機身飛機,如二戰期間洛克希德的P-38閃電戰鬥機。

    噴氣式戰鬥機採用雙垂尾,最早是高空高速戰鬥機。有美國高空偵察機SR-71的前身YF-12,蘇聯的米格-25。這兩種飛機的垂尾恰好是一個向內,一個向外。

    他們採用雙垂尾的原因是高空大氣稀薄。為了增加氣動力,只能增加面積。米格-25的垂尾略向外張。主要原因是避免機身產生的渦流的不利影響。同樣考慮的還要F-18。所以垂尾傾斜主要還是從氣動力學因素考慮,如何增加翼面的效率。

    隨後的第三代戰鬥機大量採用雙垂尾,F-14,F-15,F-18,米格-29,蘇-27。雙垂尾幾乎成了第三代戰鬥機的標誌之一。

    第五代戰鬥機處於隱身需要,有意把垂尾傾斜,目的是把入射的雷達波反射到另一個方向,降低迴波強度。

    從幾何學知道,直角關係的兩個平面構成平行反射路徑。三個垂直的平面構成像牆角一樣的全反射器。垂尾和平尾就構成一個角反射器。

    所以隱身戰鬥機都有意識的把垂尾設計成與水平尾翼不成垂直的傾斜角度垂尾。美國諾斯羅普的YF-23甚至取消了平尾,採用V形尾翼,減少翼面數量,減少反射面積。

    隱身戰鬥機的垂尾傾斜角度比較大。這樣才能有更好的隱身性。

    隱身戰鬥機全都是雙垂尾的,單垂尾無法做到隱身設計。

  • 4 # 孔乙己亂彈

    ⅤertⅰcaⅠ.taⅰⅰI〔垂直尾翼〕

    簡稱“垂尾”、或“垂直安定面”是常規佈局飛機的重要組成部分……是由固定垂直尾翼和方向舵兩部分組合一起(也有全動式垂尾),其作用:是保持飛機航向平衡、穩定、轉彎和操控系統、有單垂尾、雙垂尾、多面垂尾、外傾雙垂尾、內傾雙垂尾佈局……

    (4垂尾佈局、是多發飛機為提高垂尾效率的氣動佈局)

    (單垂尾高速戰鬥機為保證足夠航向穩定性垂尾面積高大、而且還沒計有腹鰭)3代機多釆用雙垂尾佈局模式、雙垂尾佈局縮小了單垂尾面積、垂尾穩定性效率更高、在艦載機應用上可降低垂尾高度有利上艦。(美國SR-71“黑鳥”高空高速偵查機有意識釆用內傾雙垂尾設計、以避免強化雷達反射的直角內角、有利於隱身需要、但是、不利於穩定性……)(4代機大多采用外傾雙垂尾佈局)(F-35外傾雙垂尾)(FC-31驗證機外傾雙垂尾佈局)

    外傾雙垂尾佈局穩定性好、優於內傾雙垂尾、但是、隱身效果差一些、大都採用隱身效果好的複合材料製作……

    外傾雙垂和內傾雙垂尾在飛機氣動佈局設計上各有千秋、各有利弊……

  • 5 # 五嶽掩赤城

    謝邀,內傾更利於隱身,但是大仰角就要死翹翹了

    戰機垂直尾翼外傾比較多,所有的第五代戰鬥機都是外傾的,外加第四代戰鬥機中的F/A-18大黃蜂兄弟。但是外傾的戰機幾乎沒有,到現在為止,只有美國已退役的戰略偵察機SR-71黑鳥,以及F-117夜鷹的技術驗證機“海弗蘭”。

    SR-71黑鳥戰略偵察機F-117的技術驗證機“海弗蘭”

    對於戰機來說,垂尾不管是外傾還是內傾,主要目的都是為了提升隱身效能,減少側面雷達反射面積。相比較下,垂尾內傾隱身效能更好,因為內傾的是將雷達反射導向天空,而垂尾外傾會導致垂尾與機翼之間形成銳角的雷達波折射區,容易放大雷達反射訊號。F-22垂尾前移,佈置在主翼和尾翼中間,一定程度上也是為了減少垂尾與平尾形成銳角雷達折射區

    但之所垂尾內傾鮮有人使用,最主要原因這種佈局在大仰角飛行時就屬於找死行為,在飛機以較大仰角爬升時,原本垂到垂尾的氣流會被機身擋的嚴嚴實實的,垂尾作用微乎其微,飛機極容易陷入危險。而垂尾外傾情況下,從機身側面過來的氣流還可以作用在垂尾上,從而提高大仰角狀態下飛行穩定性。

    殲-20在大仰角爬升,如果是垂尾內傾的話,機翼和機身會完全擋住垂尾的氣流

    這也是為什麼只有SR-71黑鳥選擇這種佈局,因為這種戰略偵察機壓根不會去考慮什麼什麼大仰角效能。而對飛行要求較高的戰鬥機等來說,絕對不考慮這種佈局。

  • 6 # 軍機處留級大學士

    早在20世紀40年代,工程師們就意識到垂直尾翼,會產生強烈的雷達回波。透過將垂尾傾斜,飛機的雷達截面可以大大減小。

    洛克希德公司的凱利·約翰遜在SR-71的設計中加入了內傾垂尾,因為中情局最初的要求是飛機在當時技術有限的情況下儘可能難以探測。 諾斯羅普和麥克唐納·道格拉斯公司在YF-17、F-18和F-18E/F出於相似的原因。儘管這些飛機無論如何都不是真正的隱形飛機,但簡單地將尾部傾斜遠離垂直方向,可以將雷達截面降低到與小型飛機相同的水平。

    F-18系列的傾斜垂尾也提供了一些空氣動力學方面的好處。沿著前機身的側面有兩條長邊條,這些表面產生強烈的旋渦,使飛機能夠在很高的速度下迎角飛行。例如,F-18可以在不失速的情況下達到高達50°的迎角。當這些渦流遠離飛機時,它們透過兩個垂直尾翼產生高速氣流,使它們更有效地提供偏航控制。

    此外,由於作用在傾斜尾翼上的空氣動力被分解成垂直(俯仰)和水平(偏航)分量,尾翼產生一些俯仰控制。垂直分量在起飛時使用最有效。透過向內轉動兩個方向舵,傾斜的垂直尾翼產生足夠的下壓力,幫助抬起飛機的機頭,讓它以較低的速度起飛。 由於傾斜垂尾對隱身特性有非常重要的影響,所以今天的大多數隱身飛機都使用傾斜垂尾就不足為奇了,除了B-2。

  • 7 # 筆不意馳

    各有千秋,取捨不同

    就穩定性效率來講,90°的垂直尾翼效率最高,而不管內傾或者外傾的雙垂尾,在動作時都會產生一個向下或者向上的力,這其實影響了效率。如果外傾角度太大,甚至可以當作水平尾翼來用,比如YF23,那簡直就是多功能尾翼。不過穩定性也差了。同理,對飛機重量要求嚴苛的飛機,都採用了垂直雙垂尾,比如蘇27和F15,都曾陷入減重的困擾。

    在最開始時,設計者優先想到的是內傾雙垂尾,四代機設計裡普遍採取了邊條以產生渦流,渦流同時造成了機翼後半部分的中間高壓區,和兩側低壓區,如果採用內傾雙垂尾正好可以約束高壓區,避免向低壓區擴散,進一步增強渦流增升效果,內傾雙垂尾還可以利用雙垂尾內外的壓力差,產生一部分升力。但是內傾雙垂尾尖會產生氣流,兩股氣流互相影響,會增加阻力降低垂尾效率,還會影響垂尾的強度,進一步增加重量。特別是四代機設計理念中,後機身減橫截面積是很重要的減阻手段,這和設計理念相違背。如果把垂尾安裝位置向機翼翼尖調整,又會增加位置強度。這一套下來得不償失,所以採用內傾雙垂尾的寥寥無幾。

  • 8 # 紙上的宣仔

    首先普及一下垂尾這個東西的作用:垂尾是用來增加航向穩定性的。在非隱身機時代,戰鬥機一般都用單垂尾,或者垂直的雙垂尾。但這種設計不利於側向隱身,容易和筒狀機身和平尾構成90度的角反射器結構。所以到了雷達隱身時代,戰鬥機、轟炸機就必須捨棄原有的90度垂尾設計。

    雙垂尾和外傾雙垂尾在側向雷達後向散射的區別,側面打過來的雷達波在三代機身上有一部分會原路返回,相當於角反射器

    外傾雙垂尾和內傾雙垂尾都可以在很大程度上減少側向的雷達散射截面機。對於地面雷達,外傾雙垂尾將雷達波向地面偏折(但不會原路返回),一部分經過平尾反射向天上偏折,而內傾雙垂尾則是向天上偏折。從隱身效果上,內傾雙垂尾反而更好一些,因為雷達波反射到天上就徹底杜絕了被探測到的可能。

    外傾雙垂尾偏折雷達波示意圖(以FC-31為例)

    內傾雙垂尾偏折雷達波示意圖(以SR-71為例)

    但是如果稍加留意,就可以注意到,其實現實中服役的飛機很少有使用內傾雙垂尾的。目前已經服役的飛機裡使用了內傾雙垂尾的只有SR-71;B-2轟炸機在設計階段曾經有一對內傾雙垂尾,但是後來取消掉了。除此之外,只有一些概念設計尤其是無人機的模型上,還能看到內傾雙垂尾。而各國的五代機設計則無一例外全部選擇了外傾雙垂尾,可見這一方案佔到壓倒性優勢。那這又是為啥呢?

    B-2的高階珍珠驗證機模型,使用一對內傾雙垂尾,後來取消掉了

    一些模型、概念上也有內傾雙垂尾設計

    各國五代戰鬥機都是外傾雙垂尾設計

    主要就是因為內傾雙垂尾對飛機的尺寸是有要求的。垂尾為了保證航向穩定性,需要做的比較大,而如果採用內傾設計,間距就不能太窄,否則會相互干涉,或者空氣流場會有耦合。這也是為什麼B-2和SR-71可以採用內傾雙垂尾,而戰鬥機無一採用這種方案的最大原因,因為SR-71和B-2的尺寸足夠大。實際上,內傾雙垂尾的設計可以正升力,對飛機反而是更有益的。但是內傾雙垂尾有一個致命問題,就是大迎角下,內傾雙垂尾大部分都會被機身給遮住,會損失相當一部分來流,造成航向穩定性下降,這是一個致命問題。對於轟炸機、大型偵察機來講,在天上飛的時候都是四平八穩的,不需要考慮大迎角狀態,但是戰鬥機尤其強調大迎角機動性,這個問題就不能忍了。而外傾雙垂尾由於是往外傾斜,在大迎角狀態下依然有足夠的來流來保持航向穩定性。所以也就不難理解為啥五代戰機紛紛選擇外傾雙垂尾設計了。

  • 9 # 軍武資料庫

    我們先看看有哪些戰機是內傾雙垂尾的。

    SR-71算是一個;

    F-117的原型機“擁藍”算是一個;

    波蘭的PZL-230F蠍式戰鬥機算是一個

    《獨立日2》電影中的幻日戰機也算是一個吧;

    軍迷當年假想的殲-20也算上一個吧,別的也就真的不多了,可以說是屈指可數。

    首先說存在的兩架戰機SR-71和擁藍,內傾斜垂尾的設計是為了減小側向雷達訊號,算是一個不得已的設計。

    對於主要在平流層飛行的SR-71來說,垂尾怎麼設計都OK的,內傾斜不會帶來太大的影響。

    而對於需要執行空戰任務和執行對地攻擊任務的F-117來說,從“擁藍”到“夜鷹”的改變最大的就是這個垂尾了——又改回外傾了。

    理由很簡單,內傾垂尾的效率要低於外傾斜或者垂直的垂尾,即便是隱身為第一要素的隱形戰鬥機也將之割捨掉了。

    一架飛機在飛行的過程中,任何氣動控制面最佳的工作環境就是在不受到機身氣流擾動的空氣中進行工作,由於內傾斜的垂尾會受到機身氣流的擾動因此效率很差。很難對飛機進行有效控制。

    這種“差”對於SR-71這樣的大部分時間平飛的飛機而言並沒有太大的影響,而對於需要不斷的俯仰轉彎作出機動的戰機來說則是至關重要的。

    因此目前效能優異的戰鬥機沒有用內傾雙垂尾的設計的。

    而對於F-15或者米格-25這類騎牆黨來說,垂直於機身的垂尾其實也不多見。實際上垂尾的設計原則是——遠離機身。

    從剛剛F-22的圖片來看,垂尾躲機身還躲不開呢,就別再上前湊了。

    所以說大多數的高效能戰機如果不弄個碩大無比的垂尾,那麼就會設計一個稍微外傾一些的小垂尾了。

  • 10 # 長春wwwwao

    垂尾是用來提供方向穩定的,偏航時自動糾正的,轉彎時調整機頭指向的。

    與垂直的垂尾比較,偏航時,雙垂尾外傾,內側垂尾迎風面積變大,阻力增加,外側垂尾迎風面積減小,阻力減小,可以進一步加大恢復力矩。而雙垂尾內傾,內側垂尾迎風面積變小,阻力減小,外側垂尾迎風面積增大,阻力加大,恢復力矩減小,嚴重的不僅不會產生恢復力矩,而且還會加重偏航。當飛行迎角增大時,以上作用進一步放大。

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