飛機的機翼是必不可少的組成部件，它負責給飛機提供升力讓飛機能夠在天空翱翔，沒了機翼的飛機就不叫飛機了。

相比之下，位於機尾的尾翼，雖然飛機飛翔並不靠它實現，但沒了尾翼的飛機依舊無法自由翱翔。因此尾翼和機翼在功能上同等重要。那麼今天的內容，就和大家一起聊聊飛機尾翼的組成和功能。

空客A330-900neo尾翼

飛機的尾翼由水平尾翼（平尾）和垂直尾翼（垂尾）兩部分組成。

先來說說水平尾翼。平尾由水平安定面和升降舵兩部分組成，其中前面面積較大的翼面叫做水平安定面，後面面積稍小的翼面叫做升降舵（如下圖）。它倆的主要功能是控制飛機的俯仰角度，確保飛機處於最佳飛行姿態。

水平安定面和升降舵

一般情況下，飛機的重心和機翼受到的升力中心並不會重合，重心位於升力中心的前面，因此這兩個力會對飛機產生力矩使飛機低頭。而飛機的水平尾翼其實是一個倒置的小機翼，它在飛行時能產生向下的升力，為飛機提供一個反向的力矩，使飛機能夠保持水平飛行。假設一架飛機如果在飛行時突然失去了平尾，就會一頭栽向地面。

飛機飛行時垂直方向上的簡易受力分析

水平安定面可上下小幅度偏轉，它的作用面積大，升力也大，反應時間較慢，它的主要作用是配平飛機，通俗點說就是提供一個和重力相反的力矩，使飛機在飛行時具有水平靜穩定性。

每次飛行前，籤派員會根據航班的機型、旅客數量、貨物裝載情況、載油量等因素計算出飛機的重心位置以及所需要的載重平衡，然後飛行員會根據籤派計算好的載重平衡資料，通過轉動駕駛艙內的配平手輪，來把水平安定面調整到合適的角度，確保飛機配平。

配平手輪

正確的載重平衡對飛行安全至關重要，不正確的配平會影響駕駛杆的杆力，嚴重時會造成飛機起飛擦尾、抬輪時間過早過晚、爬升率降低甚至是失速墜毀。

2013年4月29日，美國國家貨運航空的一架波音747全貨機由阿富汗巴格拉姆空軍基地飛往阿聯酋阿勒馬克圖姆國際機場，飛機內裝載了5輛重型裝甲車。由於裝卸人員未按規定對這5輛重型裝甲車進行正確的固定，導致裝甲車在飛機起飛過程中後移，使飛機失去了原有的載重平衡。更要命的是，失去了固定的裝甲車撞壞了位於機尾的兩套液壓系統和千斤頂螺桿，使飛機平尾失效，最終導致了飛機在起飛不久後便失控墜毀，機上七名機組員全部罹難。整個墜機過程被地面上一輛車的行車記錄儀給拍攝了下來。

升降舵的作用顧名思義就是用來控制飛機爬升或下降的。升降舵可偏轉角度較大，作用面積小，附加升力小，但反應快。飛行員在駕駛艙內通過向前推動駕駛杆或向後拉桿來控制升降舵的偏轉角度，從而給正在水平飛行的飛機提供一個附加力矩，使飛機抬頭爬升或低頭下降（如下圖）。

另外，絕大多數飛機的升降舵翼面的後緣，還有一片鉸接的小翼面，也可上下偏轉，這個我們把它稱之為“配平片”。由於飛機在飛行時會因為速度的變化、人員的走動、顛簸、燃油消耗等因素致使受力情況發生改變，導致飛行姿態改變。此時飛機的控制系統會根據實時動態自動調整配平片角度，修正飛行姿態。這樣，飛行員就不必通過不停地推杆拉桿操作升降舵來修正飛機。同時，配平片了補償了因外界擾動產生的舵壓而對操作杆反饋的杆力，有效減輕了飛行員的工作負荷。

絕大多數民航客機的水平尾翼都位於垂直尾翼下方，但也有一些機型的平尾位於垂尾的上方，這種尾翼佈局被稱之為“T型尾翼”。

T型尾翼大多應用在大型軍用運輸機和尾吊式發動機佈局（即發動機在尾部）的民航客機上。比如中國產支線客機ARJ21以及中國產大型運輸機運-20都採用的是T型尾翼佈局。

中國產大型運輸機運-20

中國產支線客機ARJ21由於採用尾吊式發動機佈局，為了給發動機提供安裝空間，採用了T型尾翼佈局

T型尾翼的優點是能使平尾減少受到自身氣流的影響，提高操作性，而且這種尾翼佈局可使機後有較大的開口，方便裝卸貨物。缺點是T型尾翼的重量全部靠垂尾來支撐，因此對垂尾的強度要求高，需要增加其結構強度，所以垂尾就要做得比較重。

還有，在有些對機動性要求比較高的飛機上，比如戰鬥機，水平尾翼被設計成可整體大幅上下偏轉，不再區分水平安定面和升降舵，或者說把兩者合二為一了。我們把這種水平尾翼稱之為全動平尾，如下圖。

還有些戰鬥機把平尾設計在了機翼的前面，比如中國產戰鬥機殲-10和殲-20，這種佈局我們稱之為“鴨式佈局”，這時的水平尾翼就叫做“前翼”或者“鴨翼”。 使用這種佈局的優點是可以用較小的機翼面積獲得較大的全機升力，有利於減輕飛機的結構重量，提高失速攻角。缺點是較容易造成不穩定。

殲-20戰鬥機採用了“鴨翼”佈局

聊完了平尾我們再來聊聊垂尾。垂直尾翼由固定的垂直安定面和可以左右偏轉的方向舵組成。

垂尾的組成

直觀地感受一下空客A380的垂尾有多大

南航空客A350安裝垂尾

垂直安定面是垂直尾翼中的固定翼面部分。當飛機沿直線作近似勻速直線運動飛行時，垂直安定面不會對飛機產生額外的力矩。但當飛機受到氣流的擾動機頭偏向左或右時，此時作用在垂直安定面上的氣動力就會產生一個與偏轉方向相反的力矩，可以使飛機保持航向。而且一般來說，飛機偏航得越厲害，垂直安定面所產生的恢復力矩就越大。所以垂直安定面的作用是提供飛機橫向靜穩定性的功能。如果飛機在飛行時突然失去了垂尾，飛機不但無法控制方向，還會受氣流橫向擺動變得難以控制。

1985年8月12日，日本航空一架從日本東京羽田機場飛往大阪伊丹機場的波音747-100SR客機，因維修不當致使飛機在空中發生爆炸性失壓，高壓空氣直接將垂直尾翼吹落，導致飛機失控。儘管飛行員曾竭盡全力試圖通過控制左右發動機輸出推力的方法使飛機保持穩定，但是飛機在山區上空如同過山車般上下盤旋了半個多小時後，最終還是無力迴天，飛機撞山墜毀。事故共造成機上520人遇難，僅4人倖存。這起事件是世界民航史上涉及單一架次航班遇難人數最多的一起空難事故。

有些大型運輸機為了增加橫向穩定性，還會在水平尾翼兩側增加輔助垂直安定面。比如上世紀70年代，美國航空航天局（NASA）將兩架波音747改裝成了太空梭的運載母機，最初用於太空梭的滑翔試驗，後來專門用於將太空梭在佛羅里達的肯尼迪航天中心和加利福尼亞的愛德華空軍基地之間運送。運輸時，太空梭被固定在了波音747的“背”上，由於“揹負”太空梭飛行的過程中，機背上的太空梭會嚴重影響747垂直尾翼的效率。因此在改裝747時，工程師們給平尾兩側末端加裝了兩塊輔助垂直安定面，以確保充足的航向穩定性。此外，飛機的結構也相應地進行了加強。

▲ “揹負”著“奮進號”太空梭飛行的波音747運輸機，水平尾翼兩側有兩片小的輔助垂直安定面，用於提供充足的橫向穩定性。

空客大白鯨運輸機的機尾上也安裝有輔助垂直安定面

方向舵顧名思義就是用來控制飛機轉向的，它是垂直尾翼中可偏轉的翼面部分。方向舵偏轉後會對飛機在機尾產生一個橫向力矩，並且在位於主機翼上的副翼配合下，使飛機橫向翻滾傾斜一定角度實現來飛機轉向的。

現代民航客機大多采用單垂尾設計，即飛機只有一片垂尾，位於機尾中央。不過，一些大型運輸機以及早期的一些民機採用的是雙垂尾（兩片垂直尾翼位於平尾兩端）甚至三垂尾佈局。比如全球最大飛機安-225運輸機、著名的洛克希德“星座”系列客機、還有部分戰鬥機等。

▲ 由前蘇聯安東諾夫設計局研製的安-225運輸機，最大起飛重量可達到驚人的640噸！巨大的雙垂尾佈局可保證飛機在駝載重型貨物時有足夠的穩定性。

多垂尾就是在單片垂尾面積有限的情況下通過增加垂尾數量來提供更大的方向舵面積和安定面面積。好處是可以有效降低垂尾的高度。限制了機身高度，便於維護，另外還增加了飛機的安全冗餘度，即使其中一個垂尾失效了，還能靠另外一個繼續飛。

洛克希德L-1049“星座”客機，採用了三垂尾佈局設計

不過，後來飛機進入了噴氣時代，多垂尾的設計就不流行了。因為多垂尾會使飛機在亞音速狀態下的氣動特性變得複雜，增加飛行阻力。而且雙垂尾一般安裝在水平尾翼的兩端，這樣勢必得增加平尾的結構強度，同時多垂尾傳動系統也較單垂尾來得複雜，因此多垂尾的設計會大幅增加飛機自身重量。現代飛機講究的是效率和經濟性，因而除了像安-225這樣的需要巨大氣動負荷的巨形運輸機以及部分需要高機動效能的戰鬥機之外，民用客機已經很少採用雙垂尾或多垂尾佈局的設計了。