運(yùn)輸機(jī)多采用單垂尾,為何安-225卻采用了H型雙垂尾設(shè)計(jì)?
現(xiàn)代民航客機(jī)以及大型的軍營(yíng)運(yùn)輸機(jī)基本上都采用了單垂尾的設(shè)計(jì),所以安-225所采用的H型雙垂尾的設(shè)計(jì)就使得這一機(jī)型在外觀上具有極高的辨識(shí)度,我想在討論安-225奇特的雙垂尾造型之前,我們有必要先來(lái)講講垂尾究竟是干嘛的。


垂尾是現(xiàn)代航空器設(shè)計(jì)中必不可少的一部分,當(dāng)然現(xiàn)今也有不少飛行器由于考慮到隱身等功能而采用了所謂的無(wú)垂尾設(shè)計(jì),關(guān)于無(wú)垂尾的設(shè)計(jì)我們以后再聊。傳統(tǒng)意義上的垂尾事實(shí)上包含兩個(gè)部分,分為固定部分以及可變部分,固定部分就是我俗稱的垂直安定面,而可動(dòng)部分就是我們常講的方向舵。

我們可以想象一下,當(dāng)你在水里游泳的時(shí)候,如果你都手臂甚至并和劃水的方向相平行,那么你不會(huì)感到有多余的阻力和壓力壓在你的手臂上,當(dāng)你的手臂與你都劃水方向存在一定角度時(shí)就會(huì)感受到有一股力把你的手臂往反方向推,企圖把你推回到與水流平行的方向,而垂尾的垂直安定面也是這個(gè)道理。

當(dāng)飛機(jī)沿著一條直線水平飛行時(shí),垂直安定面不會(huì)產(chǎn)生多余的力矩,而一旦飛機(jī)機(jī)頭或飛行方向發(fā)生偏轉(zhuǎn),這時(shí)候在垂直安定面上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與機(jī)頭方向相反的力矩來(lái)幫助飛機(jī)回到水平飛行的狀態(tài),這對(duì)于一架飛機(jī)尤其是民航客機(jī)的平穩(wěn)飛行是十分必要的。而如果飛行員希望飛機(jī)改變飛行方向,這時(shí)候就可以依靠改變方向舵的偏轉(zhuǎn)方向來(lái)實(shí)現(xiàn),舉個(gè)例子,當(dāng)飛行員通過(guò)操控方向舵向右偏轉(zhuǎn)時(shí),氣流經(jīng)過(guò)垂尾會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向左的力幫助飛機(jī)實(shí)現(xiàn)向左的水平偏轉(zhuǎn),怎么樣是不是很好理解。

雙垂尾的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代民航客機(jī)的設(shè)計(jì)中并不常見,甚至可以說(shuō)是寥寥無(wú)幾,主要用于強(qiáng)調(diào)機(jī)動(dòng)性能的戰(zhàn)斗機(jī)當(dāng)中。世界上率先采用雙垂尾設(shè)計(jì)的戰(zhàn)斗機(jī)是蘇聯(lián)的米格-25(二戰(zhàn)時(shí)期的P-38等機(jī)型由于因?yàn)橛袃蓚€(gè)機(jī)身所以才有兩個(gè)垂尾,所以不算是雙垂尾的設(shè)計(jì)),為了讓超音速戰(zhàn)機(jī)獲得足夠的機(jī)動(dòng)性能,理論上如果采用單垂尾的設(shè)計(jì)就需要一個(gè)很高大的垂尾,而這并不利于超音速飛行,且對(duì)于較小的戰(zhàn)斗機(jī)而言,碩大的垂尾并不利于配平,對(duì)于隱身也是災(zāi)難性的,而類似F-4鬼怪那樣的較為低矮且較寬的垂尾在高速飛行時(shí)很容易造成所謂的“垂尾失效”給飛行安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅,為此蘇聯(lián)工程師們率先在現(xiàn)代超音速戰(zhàn)機(jī)上使用了雙垂尾的設(shè)計(jì),既增加了設(shè)計(jì)冗余,大幅提高飛機(jī)機(jī)動(dòng)性的同時(shí)也減小了垂尾大小,不得不說(shuō)蘇聯(lián)人在飛行器的氣動(dòng)設(shè)計(jì)上還是有兩下子的。


那么既然雙垂尾的設(shè)計(jì)有如此多的好處,而現(xiàn)代民航客機(jī)以及許多大型軍用運(yùn)輸機(jī)卻依然采用單垂尾的設(shè)計(jì)呢?
首先我們要明確一點(diǎn),民航客機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)的使用場(chǎng)景有著天壤之別,民航客機(jī)只需要平穩(wěn)飛行而不需要考慮所謂的機(jī)動(dòng)性能,所以理論上單垂尾就已經(jīng)可以完全滿足需求。其次民航客機(jī)和運(yùn)輸機(jī)的機(jī)身都為長(zhǎng)條雪茄形狀,這就是想要在民航客機(jī)上設(shè)計(jì)雙垂尾就需要將垂尾設(shè)計(jì)在平尾的翼尖處,這樣的設(shè)計(jì)不僅給傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了不少麻煩,垂尾與平尾之間的氣流也會(huì)相互產(chǎn)生影響,得不償失。而除了以上這些以外,雙垂尾的設(shè)計(jì)增加了飛行時(shí)的浸濕面積,提高飛行阻力對(duì)于燃油經(jīng)濟(jì)性來(lái)講也存在不利影響,所以縱然雙垂尾甚至多垂尾的設(shè)計(jì)有萬(wàn)般好,但選擇最合適的才是最重要的。

關(guān)于垂尾我們聊了這么多,最后再來(lái)說(shuō)說(shuō)安-225的H型雙垂尾的設(shè)計(jì)。安-225的雙垂尾設(shè)計(jì)可不是像大家所想的那樣為了提高這個(gè)大家伙的機(jī)動(dòng)性能,關(guān)于安-225的雙垂尾,我們還得從它的設(shè)計(jì)初衷來(lái)講起。

安-225的設(shè)計(jì)初衷可不是為了在貨艙里拉貨,而是為了在機(jī)身上采用背負(fù)式的方式運(yùn)載蘇聯(lián)的“暴風(fēng)雪”號(hào)航天飛機(jī),為此安東諾夫設(shè)計(jì)局的工程師們?cè)诎?124的基礎(chǔ)上不僅加寬加大加引擎,同時(shí)為了避免在飛行過(guò)程中“暴風(fēng)雪”號(hào)的所產(chǎn)生的尾流影響到正后方的垂尾,影響飛行安全,迫不得已才將垂尾設(shè)計(jì)到了平尾的翼尖處,避免亂流對(duì)垂尾產(chǎn)生干擾,當(dāng)然了這樣的設(shè)計(jì)似乎也成為了航空愛好者們對(duì)安-225喜愛有加的重要原因之一,也使得安-225在外觀上具有極高的辨識(shí)度。

說(shuō)到這可能有人要問了,如果安-225不是設(shè)計(jì)用來(lái)運(yùn)送“暴風(fēng)雪”號(hào),那么其還會(huì)采用這樣復(fù)雜的雙垂尾設(shè)計(jì)嗎?答案是否定的。據(jù)此前烏克蘭安東諾夫航空方面透露,曾經(jīng)有段時(shí)間啊,安東諾夫考慮把未完工的安-225二號(hào)機(jī)重新提上日程,考慮到安-225的主要運(yùn)輸功能,二號(hào)機(jī)將采用單垂尾的設(shè)計(jì),恐怕要讓不少航空愛好者們失望了,但截至目前關(guān)于二號(hào)機(jī)什么時(shí)候才能繼續(xù)動(dòng)工到現(xiàn)在也沒個(gè)眉目,考慮到目前烏克蘭所面臨的處境,想要恢復(fù)二號(hào)機(jī)的建造幾乎不太可能。即便是日后有機(jī)會(huì)恢復(fù)建造,但這美妙且有極富科技感的設(shè)計(jì)也會(huì)成為安-225最后的絕唱。
