尾翼

尾翼（英語：empennage，英語發音：/ˌɑːmpɪˈnɑːʒ/或/ˈɛmpɪnɪdʒ/，又稱Tail或tail assembly）^[1]是安裝在飛機尾部的一種裝置，可以增強飛行的穩定性。大多數尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，也有少數採用V型尾翼^[2]。尾翼可以用來控制飛機的俯仰、偏航和傾斜以改變其飛行姿態。尾翼是飛行控制系統的重要組成部分。

水平尾翼

水平尾翼（英語：Horizontal Stabilizer），簡稱平尾，是飛機縱向平衡、穩定和操縱的翼面。平尾左右對稱地布置在飛機尾部，基本為水平位置。翼面前半部通常是固定的，稱為水平安定面。後半部鉸接在安定面的後面，可操縱上下偏轉，稱為升降舵。升降舵的後緣還裝有調整片。在大型飛機上，為了提高平尾的平衡能力，水平安定面在飛行中可以緩慢改變安裝角，這樣的平尾稱為可調水平尾翼。在飛行中，飛機升力的位置會隨迎角和速度的變化而移動，飛機重心也因燃油消耗等原因而變動。這樣，升力不可能在所有狀態下都通過重心，因而存在一個不平衡力矩。在有平尾的飛機上，此力矩就由平尾負升力或正升力的力矩來平衡。由於平尾距重心較遠，只要用很小的平尾升力就能使飛機保持力矩平衡。

飛機在飛行中會因各種干擾（如大氣中的陣風）而偏離原來姿態。平尾具有恢復飛機原有姿態的能力，對飛機起縱向穩定的作用。

飛機在飛行中需要經常改變飛行狀態，如爬升、平飛、下滑等。對於穩定的飛機，要改變飛行狀態就需要克服穩定力矩。例如要增大飛機迎角，就需要有一個克服穩定力矩的抬頭力矩。駕駛員操縱升降舵上偏，平尾即產生一個抬頭力矩，使飛機在增大的迎角下能得到平衡，這就是平尾的縱向操縱作用。

平尾按相對於機翼的上下位置不同，大致分為高平尾、中平尾和低平尾三種型式。平尾處於飛機尾部，氣流在流經平尾以前先受到機身、機翼和發動機短艙等的影響，速度減小，方向也有變化。此外，螺旋槳滑流或發動機的噴流也會改變平尾的升力。它們對平尾的穩定和操縱效能都有較大影響。由於影響平尾工作的各種因素隨迎角和速度而變化，要想選擇一個合適的平尾位置，保證在所有飛行狀態下都有較高的平尾效能，是一件很困難的事情，經常要經過大量風洞實驗才能最後選定。

在英國「三叉戟客機」上，平尾在垂直尾翼的頂端。從飛機正面看，平尾與垂尾構成T字形，故取名T形尾翼。這種飛機發動機短艙位於機身尾部兩側，機翼位置靠後，只有將平尾移至垂尾頂端才能躲開機翼、發動機短艙和噴流的影響。由於垂尾是後掠的，故又能使平尾儘量遠離機翼，提高平尾的效能。在很多超音速殲擊機上，由於機身尾部長度較短，平尾非常靠近機翼，如將平尾放在較低的位置上（機翼翼弦平面以下），在大迎角時就能避開機翼、機身，減小它們對平尾的不利影響。

亞音速時，偏轉升降舵還會影響前面水平安定面上的升力，操縱效率較高。超音速時，升降舵的偏轉對前面的安定面沒有影響，舵面操縱效率大為下降。因此，在超音速飛機上將水平尾翼做成可操縱偏轉的整體，稱為全動平尾。在全動平尾上不再有安定面和升降舵之分。全動平尾的構造與機翼相同，但是翼面的全部彎矩和扭矩載荷在根部都要集中到轉軸上來，並且支承點是可轉動的軸承，因此全動平尾根部結構複雜，重量也較大。

通常超音速飛機機翼的展弦比較小，機翼展長比平尾展長大不了多少。利用平尾差動來產生滾轉操縱力矩已能滿足飛行的要求。平尾左、右翼面既能同向偏轉起升降舵作用，又能分別向不同方向偏轉（差動）起副翼的作用，這就是差動平尾。採用差動平尾以後，就可以取消機翼上的副翼，因而機翼整個後緣都可安裝襟翼以改善飛機的起飛、着陸性能和機動性。在變後掠翼飛機上，機翼可以繞垂直（翼弦面）樞軸轉動（常稱掠動），如在機翼上裝副翼，它在大後掠角位置上根本無法工作，因此只能採用差動平尾作為主要滾轉操縱面。

垂直尾翼

垂直尾翼（英語：Vertical Stabilizer），簡稱垂尾。起保持飛機的航向平衡、穩定和操縱作用，原理與平尾相似。垂直尾翼僅僅布置在飛機軸線的上部。這是因為在起飛着陸時，飛機頭部上仰，尾部離地很近，無法布置垂尾翼面,而布置在機身下方的短尾翼稱為「腹鰭」。與平尾相同，垂尾翼面的前半部分通常是固定的，稱垂直安定面；後半部分鉸接在安定面後部，可操縱偏轉，稱方向舵。垂尾的作用是保持轉彎在無側滑狀態下進行；在有側風着陸時保持機頭對準跑道；飛行中平衡不對稱的偏航力矩（如多發動機中有一台發動機停車造成的偏航力矩）。方向舵操縱系統中可裝阻尼器，以制止飛機在高空高速飛行中出現的偏航搖擺現象。

飛機對於航向操縱能力要求不高，即使在超音速飛機上也很少採用全動式垂直尾翼。

多數飛機只有一個垂直尾翼（單垂尾）。它位於飛機的對稱面內。在一些多發動機的螺旋槳飛機上，為了提高垂尾效率，故意將垂尾放在螺旋槳後的高速氣流中。為此將垂直尾翼分為兩個（雙垂尾）或兩個以上（多垂尾）翼面。在雙垂尾型式中，常將兩個垂尾布置在平尾兩端，以提高平尾的效率。在超音速飛機上，由於機身比較粗大，為了保證飛機在高空高速飛行時仍有足夠的航向穩定性，需要有很大的垂尾面積。如果採用雙垂尾型式，可以降低垂尾高度，減小垂尾在側滑時產生的滾轉力矩。同時也可提高大迎角時的航向穩定性。

V型尾翼

V型尾翼（英語：V-Tail）由左右兩個翼面組成，像是固定在機身尾部帶大上反角的平尾。V型尾翼兼有垂尾和平尾的功能。翼面可分為固定的安定面和鉸接的舵面兩部分，也可做成全動型式。呈V形的兩個尾面在俯視和側視方向都有一定的投影面積，所以能同時起縱向（俯仰）和航向穩定作用。當兩邊舵面作相同方向偏轉時，起升降舵作用；分別作不同方向偏轉（差動）時，則起方向舵作用。

圖廊

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  美國F-105雷長式攻擊機的尾翼
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  B-2幽靈戰略轟炸機由最外側的尾翼控制飛行姿態。
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  米格-15戰鬥機的尾翼，其水平尾翼在垂直尾翼的中間位置
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  貼有朝鮮國旗的Il-76、伊留申-62與Tu-204運輸機垂直尾翼，其水平尾翼在垂直尾翼的頂部
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  F-117夜鷹戰鬥攻擊機的V型尾翼

參考文獻

1. Crane, Dale: Dictionary of Aeronautical Terms, third edition, page 194. Aviation Supplies & Academics, 1997. ISBN 1-56027-287-2
2. Aviation Publishers Co. Limited, From the Ground Up, page 10 (27th revised edition) ISBN 09690054-9-0