鴨式機(jī)翼
術(shù)語鴨式機(jī)翼是指作為水平安定面的控制面卻位于主機(jī)翼的前面。這個術(shù)語也被用來形容裝配了鴨式機(jī)翼的飛機(jī)。從效果上講,它是一種類似于常規(guī)后尾設(shè)計水平控制面的翼型。區(qū)別是實際上鴨式機(jī)翼產(chǎn)生升力,保持機(jī)頭抬升,和后尾設(shè)計相反,后尾設(shè)計會在尾部施加向下的力來防止機(jī)頭向下偏。如圖4-10.
盡管萊特飛機(jī)有水平控制面在升力翼前面的鴨式機(jī)翼配置,直到最近鴨式配置才開始出現(xiàn)在較新的飛機(jī)上。鴨式設(shè)計包括兩種類型:一種是水平控制面和正常的后尾設(shè)計有大約相同的尺寸,另外一種是差不多相同大小的控制面,但是翼型是被稱為串聯(lián)翼配置(tandem wing configuration)的后安裝式機(jī)翼。理論上認(rèn)為鴨式機(jī)翼更有效率,因為利用水平控制面來幫助抬升飛機(jī)的重量對于一定大小的升力來說應(yīng)該導(dǎo)致阻力更少。
鴨式機(jī)翼的主要優(yōu)勢是在失速特性方面。適當(dāng)設(shè)計的鴨式機(jī)翼或者串聯(lián)翼將會在主機(jī)翼將要失速前的一個時刻失去進(jìn)一步抬升機(jī)頭的能力。這就使飛機(jī)具備抗失速能力,結(jié)果是可以通過增加馬力來阻止飛機(jī)的速度。主機(jī)翼上的副翼在整個失速改出過程中仍然起作用。其他的鴨式結(jié)構(gòu)也被設(shè)計出來,所以鴨翼比主機(jī)翼提前失速,能夠自動的降低機(jī)頭,改出飛機(jī)到一個安全的飛行速度。而且,副翼在失速中保持有效。
鴨式設(shè)計有幾個限制。首先,鴨式設(shè)計的前部升力面比主翼提前失速是很重要的。如果主翼先失速,來自前面機(jī)翼或鴨式機(jī)翼的殘余升力明顯的在重心之前,飛機(jī)將不可控制的上仰。其次,當(dāng)前部升力面先失速,或者鴨翼增加迎角的能力受限時,主翼將永遠(yuǎn)不能產(chǎn)生最大的升力,會浪費一些性能。第三,對于前部機(jī)翼或者鴨翼,主翼上襟翼的使用帶來設(shè)計問題。當(dāng)主翼通過伸出襟翼來增加升力時,鴨翼所需要的升力也增加。前向翼或者鴨翼必須足夠的大才能適應(yīng)襟翼的應(yīng)用,但是又不能產(chǎn)生過大而產(chǎn)生比主翼多的升力。
最后,主翼和前部控制面的關(guān)系也不同了。當(dāng)靠近垂直平面的狀態(tài)時,來自前部機(jī)翼的下洗流會對主翼的升力有負(fù)作用。增加的垂直分量增加了設(shè)計效率。當(dāng)兩個控制面的大小增加到接近相等時,效率也會增加。
方向舵
方向舵控制飛機(jī)沿垂直軸的運動。這個運動稱為偏航。和其他主要控制面類似,方向舵也是一個鉸鏈到固定面的可運動面,在這里它是鉸鏈到垂直安定面上。左右方向舵踏板的運動控制方向舵。當(dāng)方向舵偏轉(zhuǎn)到氣流中時,會在相反的方向上施加水平方向的力。如圖4-11
通過踩踏左踏板,方向舵向左移動。這就改變了垂直安定面/方向舵周圍的氣流,產(chǎn)生一個側(cè)向里,把尾部向右移動,使得飛機(jī)頭向左偏航。方向舵有效性隨速度而增加,因此在低速飛行時的大角度偏轉(zhuǎn)和高速飛行時的小角度偏轉(zhuǎn)能夠提供需要的反作用力。對于螺旋槳驅(qū)動的飛機(jī),流過方向舵的任何滑流都會增加它的有效性。
V型尾翼
V型尾翼使用兩個傾斜的尾部翼面來完成和常規(guī)升降舵及方向舵結(jié)構(gòu)控制面相同的功能。固定的翼面既作為水平安定面也作為垂直安定面。如圖4-12
可動的控制面通常稱為“方向升降舵”,它們使用特殊鉸鏈連接,使得控制輪能夠同時移動兩個控制面。另一方面,方向腳踏的移位能夠方向相反的移動控制面,所以就提供了方向控制。
當(dāng)飛行員移動方向舵和升降舵控制時,一個控制混合機(jī)構(gòu)會移動每個控制面適當(dāng)?shù)拇笮。V型尾翼的控制系統(tǒng)比常規(guī)尾翼需要的要復(fù)雜的多。另外,V尾設(shè)計對荷蘭軌滾趨勢比常規(guī)尾翼更加敏感,唯一最小的是阻力的總減少量。
輔助飛行控制
輔助飛行控制系統(tǒng)由可包括襟翼,前緣裝置,擾流板和配平(trim)裝置。
襟翼
襟翼是幾乎所有飛機(jī)都使用的最常見高升力裝置。對任何設(shè)定的迎角,這些安裝在機(jī)翼后緣的控制面既增加了升力又增加了誘導(dǎo)阻力。襟翼容許在高巡航速度和低著陸速度之間折衷,因為它可以在需要的時候伸出,不需要的時候收起到機(jī)翼結(jié)構(gòu)里。有四種常見類型的襟翼:簡單襟翼,分裂襟翼,開縫襟翼和福勒(Fowler)襟翼。如圖4-13
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