現代戰鬥機能不能把垂尾設計成摺疊的?因為戰鬥機的垂尾貌似只有在低速起降和格鬥的時候纔有用。其他時候的轉彎完全可以靠側滑或者滾轉來實現。摺疊起來的垂尾,還能提高飛機的隱身性。

這是我簡單畫的一個示意圖,大家能明白意思就好,不要挑剔細節。


題主你先猜猜為什麼飛機都把垂尾做的那麼大?

普遍的面積要遠大於平尾,有的甚至都接近主機翼的面積了:

有的一個不夠還要倆:

倆還不夠還要加腹鰭:

為什麼呢?

因為有需求啊!

儘管不是全動,動作面積還只佔那麼小。

題主是不是以為非全動垂尾的固定部分是多餘的?

並非如此!

相反,垂尾比方向舵更重要!

垂尾全稱垂直安定面,在飛行中起到重要的穩定作用

一個飛機的飛行穩定性,包括了三個軸的穩定:俯仰軸,橫滾軸以及偏航軸。

俯仰軸靠平尾來控制,橫滾軸靠副翼來控制,那麼控制偏航軸的就是垂尾了。

什麼叫穩定?你扔過飛鏢吧?很容易扎到板子上,你再扔個錐子試試?能紮上算你贏。

因為非標有尾翼嘛!

沒有尾翼飛著不就翻滾了嘛!

如果飛機沒有垂尾:

就會很容易進入側滑和尾旋。

進入尾旋後,因為沒有垂尾,將徹底無法改出,直至墜毀。

基本上給它個穩定的初始態,飛不了幾秒就打轉了,根本飛不了直線。

當然B-2那種屬於非常規佈局,不在三界五行之中,並不想在此討論。


通常大家說的垂尾包括了垂直安定面和方向舵

你玩個戰雷(或者其他非硬核空戰遊戲)只有這些情況用上方向舵,並不代表:

  1. 方向舵平時用不上(協調轉彎,改出尾旋,橫風起降,側滑增阻等都需要方向舵)
  2. 垂直安定面不是一直要用

飛機的偏航穩定性是十分重要的性質,垂直安定面是保持偏航穩定性最重要的氣動面。

B-2 因為隱身的需要並且無高機動需求,纔可以在現代電傳技術的加持下取消垂尾,是特殊需求導致的妥協,不可作為常態看待


先說結論,以目前科技水平,沒有必要設計這種東西。

氣動設計方面不是很懂,只是說一下設計目的上。戰鬥機本質上還是一種軍用武器。任何軍用武器都有其明確的設計原則:在夠用的基礎上盡量便宜。

目前軍用飛機的設計方案都屬於常規氣動佈局:常規、鴨翼、無尾翼。還有一些事非常規氣動佈局:前掠翼、飛翼、升力體。一般都使用常規佈局,就是因為這種佈局都有成熟的設計經驗,對材料的要求相對不高,同時對飛控的設計要求也不高。以上這幾個「相對不高」也就意味著前期設計、中期生產、後期的使用和維修升級都是要比非常規佈局更加的便宜。同時對飛行員的要求也會相對低一些,培訓起來更加容易。

回到題主的問題,我對題主的問題的理解為:起飛降落時為常規佈局,等到起飛後,通過摺疊機構變成類似飛翼的非常規佈局。先不說在設計上一架飛機的氣動設計能不能做到同時兼顧兩種完全不同的說你設計(當然還要保證符合其他的軍用設計),光是在轉換中的飛控設計就是一個巨大的挑戰。最主要的問題是,這樣的設計要滿足什麼使用目的呢?隱身性上常規佈局也能做得很好,像B-2那樣的飛翼設計是為了優先滿足絕對的隱身性能,對於機動性基本上不需要考慮。而戰鬥機估計是沒有辦法不考慮機動性的。

在常規佈局中加入一套或者幾套的摺疊機構,會大大增加戰鬥機的死重,減少載油量和武器的攜帶數,最終減少其持續作戰的能力。而且也不符合武器要儘可能的增加其可靠性原則。綜上所述,這種設計目前是沒有任何必要的。


先說行不行再說為什麼。

答案是不太行。

當然你搬皇牌空戰的X-02說事那我也沒辦法。

首先考慮可靠性。戰鬥機的要求是皮實耐用,為了可摺疊的話翼面連接處是最脆弱的,在高G機動等情況下連接處可能會因為過載而斷裂。沒記錯的話美國的F-18家族為了滿足美國海軍機翼可摺疊外加保證強度的要求是有絞鏈和固定扣(好像是叫這個)等設備加強連接,並且只有落地後才會展開或摺疊。

在高空高速的氣動環境異常複雜,造成的氣動力之巨大是很難想像的。曾經有一架A-300(美航587號)因為進入前機(B-747)尾流,副駕駛因為航司的奇葩訓練錯誤遵循了不正確的操作指引反覆蹬舵導致氣動過載,垂直尾翼整個脫落,飛機隨即失控,墜毀於貝爾港。可見,即便是鉚接上去的垂尾面對複雜氣流和動作都有斷裂或脫落的可能性,更別說可摺疊的翼面對這樣惡劣的環境可靠性有多高。一旦發生斷裂或者脫落,十有八九都會損壞飛機內部管線,液壓操縱的飛機可以參照JAL123空難,電傳的飛機則會告訴你「我們死定了」。

接下來考慮實用性,垂直尾翼是垂直安定面+舵面,全動尾翼則是安定面和舵面整合為一起。其最大的作用是保證飛機的偏航穩定性和增強飛機的靜穩定性,同時使飛機進入失速尾旋等危險情況後能夠改出。由此可見去掉垂直尾翼是不現實的,從前文可知摺疊系統可靠性欠佳,摺疊/去除尾翼除了B-2(或者皇牌空戰的X-02?)這樣的怪胎就沒有什麼飛機採用過了。

除此之外,現代戰鬥機的垂直尾翼一般位於飛機的發動機/尾噴管上,向內收入會進入尾噴管導致推力損失,現在的工程師都在想辦法榨乾航發的推力的時候跟他們說加入個這樣的東西導致推力損失估計工程師們想捶死你吧。Mig-29的進氣道因為設置格柵導致進氣不暢,即使有輔助進氣門其動力不足的問題仍飽受詬病,同時加劇了她腿短的特徵。

提高隱身性能可以通過傾斜垂直尾翼的方法達到,相比起摺疊這樣的不可靠方案,傾斜顯然香一些。

更新:

題主更新了問題,增加了圖片。

按照題主更新的圖片來看對於轉軸處的材料提出了逆天的要求,畢竟那麼大一塊翼面產生的力全部集中在那小小的一塊地方。當飛機速度稍快,仰角稍大的時候這塊翼面很有可能被氣動力硬生生扯下來,如果這個是升力面那麼咱連俯仰都不用了。這個想法有關的空難我也找到了。空中浩劫S18E06,僅供參考。大致內容如下。

2014年10月31日維珍銀河太空船2號解體,2名試飛員一死一傷。太空船2號的最大特點為尾部可以變形進入順翼模式從而增加阻力降低下落速度。根據NTSB事故調查,空難原因為飛行員過早解鎖桁架(約0.8馬赫時),飛行器跨音速飛行時尾翼受力將迅速變化三次(亞音速向下,跨音速向上,超音速向下)。而負責移動桁架的制動器(或者也可以叫動作筒)無法壓制這樣的負載使得飛機過早進入順翼模式,解鎖4秒後飛行器解體。

這個飛行器在空中只需要動作一次,而且只是在機翼水平純加速和爬升的情況下。題主設想應該是可多次使用的,可以在劇烈機動和惡劣氣動環境里正常運行的。前文提到過及時是鉚接的垂直尾翼在複雜氣動環境也有可能出事很明顯此類設計不太可能成立,而且跟戰鬥機皮實耐用簡單的設計思路背道而馳。

同時,這樣移動翼面會導致升力中心移動,坎巴拉玩家表示這樣的變動可能矢量引擎都壓不住飛行器的水平姿態。


B2也有的,只是隱形了!


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