现代战斗机能不能把垂尾设计成折叠的?因为战斗机的垂尾貌似只有在低速起降和格斗的时候才有用。其他时候的转弯完全可以靠侧滑或者滚转来实现。折叠起来的垂尾,还能提高飞机的隐身性。

这是我简单画的一个示意图,大家能明白意思就好,不要挑剔细节。


题主你先猜猜为什么飞机都把垂尾做的那么大?

普遍的面积要远大于平尾,有的甚至都接近主机翼的面积了:

有的一个不够还要俩:

俩还不够还要加腹鳍:

为什么呢?

因为有需求啊!

尽管不是全动,动作面积还只占那么小。

题主是不是以为非全动垂尾的固定部分是多余的?

并非如此!

相反,垂尾比方向舵更重要!

垂尾全称垂直安定面,在飞行中起到重要的稳定作用

一个飞机的飞行稳定性,包括了三个轴的稳定:俯仰轴,横滚轴以及偏航轴。

俯仰轴靠平尾来控制,横滚轴靠副翼来控制,那么控制偏航轴的就是垂尾了。

什么叫稳定?你扔过飞镖吧?很容易扎到板子上,你再扔个锥子试试?能扎上算你赢。

因为非标有尾翼嘛!

没有尾翼飞著不就翻滚了嘛!

如果飞机没有垂尾:

就会很容易进入侧滑和尾旋。

进入尾旋后,因为没有垂尾,将彻底无法改出,直至坠毁。

基本上给它个稳定的初始态,飞不了几秒就打转了,根本飞不了直线。

当然B-2那种属于非常规布局,不在三界五行之中,并不想在此讨论。


通常大家说的垂尾包括了垂直安定面和方向舵

你玩个战雷(或者其他非硬核空战游戏)只有这些情况用上方向舵,并不代表:

  1. 方向舵平时用不上(协调转弯,改出尾旋,横风起降,侧滑增阻等都需要方向舵)
  2. 垂直安定面不是一直要用

飞机的偏航稳定性是十分重要的性质,垂直安定面是保持偏航稳定性最重要的气动面。

B-2 因为隐身的需要并且无高机动需求,才可以在现代电传技术的加持下取消垂尾,是特殊需求导致的妥协,不可作为常态看待


先说结论,以目前科技水平,没有必要设计这种东西。

气动设计方面不是很懂,只是说一下设计目的上。战斗机本质上还是一种军用武器。任何军用武器都有其明确的设计原则:在够用的基础上尽量便宜。

目前军用飞机的设计方案都属于常规气动布局:常规、鸭翼、无尾翼。还有一些事非常规气动布局:前掠翼、飞翼、升力体。一般都使用常规布局,就是因为这种布局都有成熟的设计经验,对材料的要求相对不高,同时对飞控的设计要求也不高。以上这几个「相对不高」也就意味著前期设计、中期生产、后期的使用和维修升级都是要比非常规布局更加的便宜。同时对飞行员的要求也会相对低一些,培训起来更加容易。

回到题主的问题,我对题主的问题的理解为:起飞降落时为常规布局,等到起飞后,通过折叠机构变成类似飞翼的非常规布局。先不说在设计上一架飞机的气动设计能不能做到同时兼顾两种完全不同的说你设计(当然还要保证符合其他的军用设计),光是在转换中的飞控设计就是一个巨大的挑战。最主要的问题是,这样的设计要满足什么使用目的呢?隐身性上常规布局也能做得很好,像B-2那样的飞翼设计是为了优先满足绝对的隐身性能,对于机动性基本上不需要考虑。而战斗机估计是没有办法不考虑机动性的。

在常规布局中加入一套或者几套的折叠机构,会大大增加战斗机的死重,减少载油量和武器的携带数,最终减少其持续作战的能力。而且也不符合武器要尽可能的增加其可靠性原则。综上所述,这种设计目前是没有任何必要的。


先说行不行再说为什么。

答案是不太行。

当然你搬皇牌空战的X-02说事那我也没办法。

首先考虑可靠性。战斗机的要求是皮实耐用,为了可折叠的话翼面连接处是最脆弱的,在高G机动等情况下连接处可能会因为过载而断裂。没记错的话美国的F-18家族为了满足美国海军机翼可折叠外加保证强度的要求是有绞链和固定扣(好像是叫这个)等设备加强连接,并且只有落地后才会展开或折叠。

在高空高速的气动环境异常复杂,造成的气动力之巨大是很难想像的。曾经有一架A-300(美航587号)因为进入前机(B-747)尾流,副驾驶因为航司的奇葩训练错误遵循了不正确的操作指引反复蹬舵导致气动过载,垂直尾翼整个脱落,飞机随即失控,坠毁于贝尔港。可见,即便是铆接上去的垂尾面对复杂气流和动作都有断裂或脱落的可能性,更别说可折叠的翼面对这样恶劣的环境可靠性有多高。一旦发生断裂或者脱落,十有八九都会损坏飞机内部管线,液压操纵的飞机可以参照JAL123空难,电传的飞机则会告诉你「我们死定了」。

接下来考虑实用性,垂直尾翼是垂直安定面+舵面,全动尾翼则是安定面和舵面整合为一起。其最大的作用是保证飞机的偏航稳定性和增强飞机的静稳定性,同时使飞机进入失速尾旋等危险情况后能够改出。由此可见去掉垂直尾翼是不现实的,从前文可知折叠系统可靠性欠佳,折叠/去除尾翼除了B-2(或者皇牌空战的X-02?)这样的怪胎就没有什么飞机采用过了。

除此之外,现代战斗机的垂直尾翼一般位于飞机的发动机/尾喷管上,向内收入会进入尾喷管导致推力损失,现在的工程师都在想办法榨干航发的推力的时候跟他们说加入个这样的东西导致推力损失估计工程师们想捶死你吧。Mig-29的进气道因为设置格栅导致进气不畅,即使有辅助进气门其动力不足的问题仍饱受诟病,同时加剧了她腿短的特征。

提高隐身性能可以通过倾斜垂直尾翼的方法达到,相比起折叠这样的不可靠方案,倾斜显然香一些。

更新:

题主更新了问题,增加了图片。

按照题主更新的图片来看对于转轴处的材料提出了逆天的要求,毕竟那么大一块翼面产生的力全部集中在那小小的一块地方。当飞机速度稍快,仰角稍大的时候这块翼面很有可能被气动力硬生生扯下来,如果这个是升力面那么咱连俯仰都不用了。这个想法有关的空难我也找到了。空中浩劫S18E06,仅供参考。大致内容如下。

2014年10月31日维珍银河太空船2号解体,2名试飞员一死一伤。太空船2号的最大特点为尾部可以变形进入顺翼模式从而增加阻力降低下落速度。根据NTSB事故调查,空难原因为飞行员过早解锁桁架(约0.8马赫时),飞行器跨音速飞行时尾翼受力将迅速变化三次(亚音速向下,跨音速向上,超音速向下)。而负责移动桁架的制动器(或者也可以叫动作筒)无法压制这样的负载使得飞机过早进入顺翼模式,解锁4秒后飞行器解体。

这个飞行器在空中只需要动作一次,而且只是在机翼水平纯加速和爬升的情况下。题主设想应该是可多次使用的,可以在剧烈机动和恶劣气动环境里正常运行的。前文提到过及时是铆接的垂直尾翼在复杂气动环境也有可能出事很明显此类设计不太可能成立,而且跟战斗机皮实耐用简单的设计思路背道而驰。

同时,这样移动翼面会导致升力中心移动,坎巴拉玩家表示这样的变动可能矢量引擎都压不住飞行器的水平姿态。


B2也有的,只是隐形了!


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