“為什么你們家尾翼這樣設(shè)計(jì)?”
“為什么CW-15和CW-25E尾翼設(shè)計(jì)不一樣?”
“這種尾翼設(shè)計(jì)有什么作用?”
......
關(guān)于無人機(jī)尾翼設(shè)計(jì),這是鵬友們一直關(guān)心的話題。
今天,小編特邀我司研發(fā)中心人員為大家揭開“尾翼設(shè)計(jì)”的神秘面紗。
PART
01
什么是尾翼?
尾翼作為飛機(jī)部件,是安裝在飛機(jī)后部,起穩(wěn)定和操縱作用的裝置。尾翼一般分為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。
PART
02
尾翼的功能
尾翼可認(rèn)為是一個(gè)小機(jī)翼,二者主要區(qū)別在于機(jī)翼通常產(chǎn)生大部分升力,而尾翼僅僅能使用其升力潛力的一小部分。
尾翼的功能主要是用于配平、保持穩(wěn)定性和獲得操縱性。
配平是指尾翼產(chǎn)生的升力因?yàn)橛形擦Ρ鄱a(chǎn)生繞重心的力矩,用來平衡飛機(jī)產(chǎn)生的某些力矩,例如:平尾平衡機(jī)翼產(chǎn)生的俯仰力矩,垂尾平衡偏航力矩等。
飛機(jī)在飛行中也會(huì)因各種干擾(如陣風(fēng)等)而偏離原有平衡,這時(shí)尾翼將產(chǎn)生一個(gè)恢復(fù)力矩使飛機(jī)恢復(fù)至原有平衡,對(duì)飛機(jī)起到穩(wěn)定的作用。
尾翼的另一個(gè)重要作用是操縱。飛機(jī)在飛行中需要經(jīng)常改變飛行狀態(tài),如爬升、平飛、下滑等。對(duì)于穩(wěn)定的飛機(jī),要改變飛行狀態(tài)就需要克服穩(wěn)定力矩。例如要增大飛機(jī)迎角,就需要有一個(gè)克服穩(wěn)定力矩的抬頭力矩。此外,尾翼還需要保證飛機(jī)在嚴(yán)重狀態(tài)時(shí)都有足夠的操縱效能,例如起飛抬前輪、低速條件下發(fā)動(dòng)機(jī)失效等。
PART
03
尾翼的常見布置形式
常規(guī)式
常規(guī)式尾翼通常布置在機(jī)身后端的位置,利于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可以在重量最輕的情況下提供足夠的穩(wěn)定性和操縱性,同時(shí)尾翼在大多數(shù)情況下處于平滑流場(chǎng)中,是一種經(jīng)常被采用的尾翼布置形式。
“T型”尾翼
“T型”尾翼也是一種廣泛被使用的尾翼布置形式。通常由于垂尾需要加強(qiáng)以支撐平尾,“T型”尾翼重量相比常規(guī)式尾翼更重一些。但同時(shí)“T型”尾翼具有更多優(yōu)點(diǎn),例如:由于端板效應(yīng)的存在,“T型”尾翼的垂尾可以做得較??;平尾位置被抬高后,可以在一定程度上避開機(jī)翼尾流和螺旋槳滑流,使其效率更高的同時(shí)也可以減小平尾尺寸。
“H型”尾翼
如果對(duì)飛機(jī)總高度有要求,使用單垂尾顯得過高時(shí),“H型”垂尾則是一個(gè)很好的方案。該布局通過端板效應(yīng)抑制平尾端部的繞流可增大平尾的效率?!癏型”主要的缺點(diǎn)是尾部在偏航角較大時(shí)會(huì)承受更大的氣動(dòng)載荷,并且垂尾的安裝形式會(huì)降低平尾的固有振動(dòng)頻率,降低顫振速度,這些都需要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì),導(dǎo)致尾翼整體的結(jié)構(gòu)重量增大。
“十字型”尾翼
“十字型”尾翼是介于常規(guī)式尾翼和“T型”尾翼之間的折中方案。與“T型”尾翼相比,它能夠減小機(jī)身的結(jié)構(gòu)載荷,同時(shí)平尾也具有一定的端板作用。在大迎角時(shí),垂尾下半部分會(huì)位于相對(duì)“干凈”的氣流區(qū)域,增強(qiáng)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夠同時(shí)起到縱向和航向穩(wěn)定作用,在兼有平尾和垂尾的功能的同時(shí)減小浸濕面積,降低干擾阻力?!癡型”尾翼帶來的損失則是使得操縱動(dòng)作變得復(fù)雜:當(dāng)兩邊舵面作同方向偏轉(zhuǎn)時(shí)起到升降舵作用;兩邊舵面作差動(dòng)時(shí)起到方向舵作用。
“Y型”尾翼
“Y型”尾翼與“V型”尾翼類似,只是在機(jī)身下方增加了第三個(gè)翼面。操縱時(shí)上方的“V型”翼面布置有升降舵只提供俯仰操縱,下方的第三個(gè)翼面布置方向舵提供航向操縱。這種尾翼布置避免了“方向升降”的復(fù)雜性。有時(shí)為了使尾翼能夠在大迎角狀態(tài)下避開機(jī)翼尾流,也采用“倒Y型”尾翼布置。
PART
04
縱橫大鵬CW系列無人機(jī)尾翼設(shè)計(jì)
在對(duì)上述常見的飛機(jī)尾翼布局有了初步的了解之后,我們來一起看看縱橫CW系列無人機(jī)產(chǎn)品的尾翼有哪些獨(dú)特之處。
CW-007、CW-15無人機(jī)的尾翼采用“十字型”尾翼形式,這種布局形式兼具了常規(guī)式尾翼和“T型”尾翼布局的優(yōu)點(diǎn),在大迎角時(shí)垂尾能夠擁有足夠效能。平尾采用全動(dòng)平尾設(shè)計(jì),將安定面與升降舵合二為一,通過舵機(jī)控制整個(gè)平尾偏轉(zhuǎn),使得飛機(jī)的操縱性能大大提高;同時(shí)在大迎角時(shí)通過改變平尾角度可改善平尾的失速特性。在尾翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,將垂尾的結(jié)構(gòu)與尾撐桿相結(jié)合,有利于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造。
縱橫大鵬CW-007無人機(jī)尾翼
縱橫大鵬CW-15無人機(jī)
CW-25E、CW-40、CW-100等三款垂直起降無人機(jī)產(chǎn)品均采用雙尾撐融合倒V尾設(shè)計(jì)。尾翼設(shè)計(jì)采用“倒V型”(或“A型”)布局,在兼具平尾和垂尾的功能的同時(shí)減小浸濕面積,降低了干擾阻力。同時(shí),對(duì)于后推式螺旋槳無人機(jī),“倒V型”布局可在一定程度上將尾翼放置在螺旋槳滑流和機(jī)翼洗流之外,進(jìn)一步減小阻力。
縱橫大鵬CW-25E無人機(jī)
縱橫大鵬CW-40無人機(jī)
復(fù)合翼無人機(jī)采用雙尾撐融合倒V尾布局在結(jié)構(gòu)方面擁有明顯優(yōu)勢(shì),一方面為垂直起降動(dòng)力提供了理想安裝位置,有效節(jié)省了垂直起降動(dòng)力的安裝結(jié)構(gòu);另一方面,該布局形式擁有更高的結(jié)構(gòu)剛度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,可實(shí)現(xiàn)較大的機(jī)翼翼展設(shè)計(jì);其次,由于尾翼并未直接安裝在機(jī)身結(jié)構(gòu)上,有效降低了機(jī)身長(zhǎng)度和機(jī)身結(jié)構(gòu)重量,同時(shí)由于不需要考慮尾翼安裝影響,更便于在機(jī)身布置動(dòng)力裝置。
縱橫大鵬CW-100無人機(jī)
劃 重 點(diǎn)
不同形式的尾翼各有優(yōu)劣,
最終還是要根據(jù)不同的設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行取舍,
合適的才是最好的。
CREATOR
主創(chuàng)人員
編輯Y.L.P
主編H.G.Q
成都縱橫自動(dòng)化技術(shù)有限公司創(chuàng)立于 2010 年,秉承技術(shù)創(chuàng)新、軍工品質(zhì)、服務(wù)至上的理念,以無人機(jī)智能飛行控制與導(dǎo)航、機(jī)載任務(wù)設(shè)備、指揮控制系統(tǒng)以及系統(tǒng)集成為核心技術(shù),致力于為用戶提供多用途、高性能、一體化的工業(yè)級(jí)自駕儀系統(tǒng)、機(jī)載任務(wù)設(shè)備、無人機(jī)系統(tǒng)解決方案。
通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新,公司研發(fā)的AP System系列自駕儀產(chǎn)品,擁有全部的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、采用業(yè)界最先進(jìn)的自適應(yīng)控制技術(shù),多次在中航工業(yè)杯無人機(jī)大賽上力拔頭籌,囊括多項(xiàng)大獎(jiǎng)。技術(shù)水平不輸于美國(guó)對(duì)華禁運(yùn)的同類高端產(chǎn)品,在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了固定翼無人機(jī)在移動(dòng)平臺(tái)上的精確全自主起降,成功填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的空白。是國(guó)內(nèi)唯一一家真正掌握固定翼、直升機(jī)、多旋翼無人機(jī)飛行控制與導(dǎo)航核心技術(shù)并有成熟的系列產(chǎn)品的公司。公司產(chǎn)品不僅獲得了中航集團(tuán)、航天科工、西北工業(yè)大學(xué)等專業(yè)高端用戶的贊譽(yù)和采購(gòu),在民用領(lǐng)域也占有極大的市場(chǎng)份額,產(chǎn)品已遠(yuǎn)銷海外,在業(yè)界具有良好的口碑與極強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。截至2014年公司估值數(shù)億元,已經(jīng)獲得國(guó)內(nèi)知名投資公司數(shù)千萬元的A輪投資。
成立于2010年
深耕飛行控制與導(dǎo)航系統(tǒng),在技術(shù)積累的基礎(chǔ)上制造和開發(fā)垂直起降固定翼無人機(jī),并為國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)帶來了先進(jìn)的產(chǎn)品
豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)
憑借在模型設(shè)計(jì),氣動(dòng)工程、軟件開發(fā)等方面多年的經(jīng)驗(yàn),我們熱衷于構(gòu)建一流的工業(yè)級(jí)無人機(jī)系統(tǒng)及行業(yè)解決方案
充滿活力的團(tuán)隊(duì)
我們是一個(gè)多元化和充滿活力的團(tuán)隊(duì),每一位員工都緊密合作,確保我們提供最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品
技術(shù)創(chuàng)新
通過持續(xù)的產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新,我們憑借垂直起降技術(shù)引領(lǐng)工業(yè)級(jí)無人機(jī)潮流,取得了行業(yè)領(lǐng)先地位
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