尾翼外形初步设计概念设计流程设计要求、适航条例设计要求、适航条例设计要求、适航条例设计要求、适航条例全机布局设计全机布局设计发动机选择发动机选择机身外形初步设计机身外形初步设计机翼外形初步设计机翼外形初步设计方案分析与评估重量特性气动特性动力特性性能评估操稳特性经济性分析噪声特性排放量可靠性维修性机场适应性……方案分析与评估重量特性气动特性动力特性性能评估操稳特性经济性分析噪声特性排放量可靠性维修性机场适应性……确定主要参数确定主要参数尾翼外形初步设计尾翼外形初步设计总体布置总体布置形成初步方案形成初步方案设计满足要求？方案最优？满足要求？方案最优？YesNo分系统分系统初步方案初步方案初步方案初步方案分析提纲•尾翼设计的基本要求•纵向（俯仰）稳定与操纵（复习）•平尾容量•侧向（方向）稳定与操纵（复习）•垂尾容量•尾翼外形的初步设计尾翼功用、组成和的设计要求•功用：–保证飞机纵向和侧向的稳定和操纵–配平•组成：–平尾：水平安定面，升降舵–垂尾：垂直安定面，方向舵•设计要求：–适航条例（民机）–设计规范（军机）坐标系定义纵向静稳定性•纵向静稳定性的含义–当飞机在匀速平飞状态受到俯仰扰动时，飞机具有自动恢复（无需飞行员操纵）到原状态的趋势。•保证纵向稳定的部件–平尾（常规布局）纵向静稳定性•满足纵向静稳定的条件：/0mLdCdC•Cm－俯仰力矩系数•通常以重心为参考点。•CL－升力系数•重心位置一般用平均气动弦的百分比表示。升力系数CL低头抬头俯仰力矩系数Cm纵向静稳定性重心对静稳定性的影响低头抬头俯仰力矩系数Cm升力系数CL..../mLcgacdCdCXX纵向静稳定性•气动中心（焦点、中立点）：–当力矩参考点（重心）移到某一特定点时，俯仰力矩系数不随升力系数变化，该参考点就是气动中心。•满足纵向静稳定的条件–重心应在气动中心之前。–任何静稳定的飞机（包括非常规布局）均需满足这一条件，但常规布局更容易满足这一条件。•静稳定裕度（StaticMargin）......accgSMXX纵向静稳定性飞机部件对静稳定性的影响（风洞数据）低头抬头俯仰力矩系数Cm升力系数CL飞机模型（重心在25%MAC）•单独的机翼稍有一些不稳定（接近中立稳定）；•机身和短舱起不稳定作用；•尾翼起稳定作用。机翼机翼＋机身机翼＋机身＋短舱机翼＋机身＋短舱＋尾翼纵向静稳定性各部件对气动中心的影响（风洞试验结果）飞机构型俯仰力矩斜率dCm/dCL气动中心位置（％平均气动弦）对气动中心位置的影响机翼+0.02422.6%－机翼＋机身+0.08716.3%前移6.3%机翼＋机身＋短舱+0.14011.0%前移5.23%机翼＋机身＋短舱＋尾翼-0.17742.7%后移31.7%纵向操纵•平尾的另一个功能是纵向操纵和配平。–例如，飞机从高速飞行状态（CL＝0.5）转到低速状态（CL＝1.0），需通过升降舵来实现。低头抬头俯仰力矩系数Cm升力系数CL在CL＝1.0飞行条件下保持Cm＝0，需要操纵力矩。在CL＝1.0飞行条件下保持Cm＝0，需要操纵力矩。纵向操纵典型的飞机俯仰力矩图－升降舵的作用低头抬头俯仰力矩系数Cm升力系数CL通过偏转升降舵，可在不同速度（不同的升力系数）下，力矩平衡。通过偏转升降舵，可在不同速度（不同的升力系数）下，力矩平衡。平尾容量•在概念设计中通常采用尾容量来确定尾翼面积。•平尾容量的定义：平均气动弦¼clH¼的平尾平均气动弦cHHHSlVScVH:平尾容量SH:平尾面积S：机翼面积lH：尾力臂c：平均气动弦长平尾容量•在概念设计阶段，操稳要求体现在：平尾容量要满足重心在前限和后限处的操稳要求。•通常用平尾容量的“剪刀”图来表示。“剪刀”图平尾容量各类飞机的重心变化范围飞机类型重心变化范围（％MAC）轻型飞机10％涡桨支线客机16％公务机18％喷气运输机32％超声速战斗机20％平尾容量•平尾容量确定方法–通过纵向机身容量参数来确定所需平尾容量。–纵向机身容量参数与平尾容量存在统计关系。2()()/fusfusWWWLSc纵向机身容量参数的定义：Wfus最大机身宽度Lfus机身长度SW机翼参考面积CW机翼平均气动弦长平尾容量例如，若计算得纵向机身容量参数1.25，根据上图查得每单位重心范围的平尾容量为4.0。若该机型的重心...
