依蔓

飛機(jī)在穩(wěn)定飛行時(shí)，全機(jī)升力和重力相等，兩個(gè)力的作用點(diǎn)分別為重心（也叫質(zhì)心）和壓力中心。重心是飛機(jī)設(shè)計(jì)中最重要的因素之一，俯仰、偏航和滾轉(zhuǎn)這3 種飛機(jī)的基本運(yùn)動(dòng)形式都是圍繞重心進(jìn)行的，其中的俯仰運(yùn)動(dòng)又與機(jī)翼、平尾以及發(fā)動(dòng)機(jī)拉力或推力等因素的作用密不可分。

飛機(jī)的俯仰受力平衡（繪圖/ 周游）

以民航客機(jī)來(lái)說(shuō)，其重心和壓力中心不重合，而且重心通常位于壓力中心之前。這種情況下，機(jī)翼除了提供升力，還會(huì)形成一個(gè)迫使飛機(jī)“低頭”的力矩（當(dāng)重心大幅后移，且機(jī)翼迎角增大很多時(shí)，也可能產(chǎn)生“抬頭”力矩）。飛機(jī)要取得俯仰平衡，必須有第三個(gè)力來(lái)產(chǎn)生“抬頭”力矩，平尾就擔(dān)負(fù)著提供“抬頭”力矩的重任。

機(jī)翼的翼弦和相對(duì)氣流形成正迎角，產(chǎn)生升力，而平尾和機(jī)翼相反。它相當(dāng)于一個(gè)倒置的縮小版機(jī)翼，能夠和相對(duì)氣流形成負(fù)迎角，產(chǎn)生負(fù)升力。平尾不僅能夠幫助飛機(jī)克服“低頭”問(wèn)題，憑借著其上可以小幅度翻轉(zhuǎn)的水平安定面，它還能在飛機(jī)受氣流等因素干擾，發(fā)生“抬頭”現(xiàn)象時(shí)形成“低頭”力矩。這樣，無(wú)論飛機(jī)“抬頭”還是“低頭”，都能夠在平尾的幫助下恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，確保俯仰穩(wěn)定性。

運(yùn)-20采用的T型尾翼。T型尾翼大多應(yīng)用在大型軍用運(yùn)輸機(jī)（可使運(yùn)輸機(jī)后艙門(mén)有更大的空間，方便裝卸貨物）和尾吊式發(fā)動(dòng)機(jī)的民航客機(jī)（為了給發(fā)動(dòng)機(jī)提供安裝空間）上，主要特點(diǎn)是平尾位于垂尾靠近翼尖的位置

ARJ21飛機(jī)也采用T 型尾翼。T型尾翼中，尾翼的重量全部靠垂尾來(lái)支撐，因此垂尾的強(qiáng)度要求高，通常會(huì)做得比較重

一架無(wú)人機(jī)的雙垂尾。雙垂尾乃至多垂尾設(shè)計(jì)可以提供更大的方向舵面積，有效降低垂尾的高度，但由于安裝在平尾的兩端，也會(huì)增加平尾的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。目前，類(lèi)似的垂尾設(shè)計(jì)在大型飛行器上已很少見(jiàn)

實(shí)際飛行中，受機(jī)上人員、貨物的移動(dòng)、燃油消耗導(dǎo)致油箱重量改變等因素影響，飛機(jī)的重心會(huì)朝著飛機(jī)尾部移動(dòng)，這樣飛機(jī)就會(huì)變得越來(lái)越不穩(wěn)定。此時(shí)，飛機(jī)的控制系統(tǒng)會(huì)通過(guò)自動(dòng)調(diào)整平尾上的配平片角度，來(lái)修正飛行姿態(tài)，這大大減輕了飛行員通過(guò)操縱升降舵來(lái)修正飛機(jī)的工作負(fù)擔(dān)。

飛機(jī)的垂直尾翼由固定的垂直安定面和可以左右偏轉(zhuǎn)的方向舵組成，主要用來(lái)控制飛機(jī)的航向。當(dāng)飛機(jī)在高空飛行中受氣流影響，機(jī)頭左右偏轉(zhuǎn)時(shí)，作用在垂直安定面的氣動(dòng)力會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與偏轉(zhuǎn)方向相反的力矩，確保飛機(jī)沿航線飛行。

方向舵掌控著飛機(jī)的方向，偏轉(zhuǎn)后它能夠在機(jī)尾產(chǎn)生一個(gè)橫向力矩，再配合機(jī)翼上的副翼，就可以幫助飛機(jī)橫向傾斜完成轉(zhuǎn)向。

戰(zhàn)斗機(jī)由于在機(jī)動(dòng)性等方面有更高要求，其水平尾翼與民航客機(jī)、大型運(yùn)輸機(jī)等有很大的區(qū)別。不少戰(zhàn)斗機(jī)的水平尾翼不像客機(jī)那樣有界限分明的水平安定面和升降舵，而是二者合一。這種平尾能整體大幅上下偏轉(zhuǎn)，稱為全動(dòng)平尾。

除了全動(dòng)平尾，也有些戰(zhàn)斗機(jī)將平尾從后邊移到了機(jī)翼前面，這種平尾稱為“前翼”或“鴨翼”，例如中國(guó)的殲-20、殲-10戰(zhàn)斗機(jī)。鴨翼布局的戰(zhàn)斗機(jī)往往采用的是三角翼+鴨翼的形式，這種布局下的飛機(jī)機(jī)動(dòng)性、氣動(dòng)性都能有更大的提升。

尾翼通常要根據(jù)飛機(jī)的操縱性、穩(wěn)定性等要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，尾翼在一定程度上還會(huì)影響飛機(jī)的速度、升限等飛行性能，這些都是飛機(jī)設(shè)計(jì)中要考慮的因素。未來(lái)的飛行器還會(huì)出現(xiàn)怎樣的尾翼？又會(huì)帶來(lái)怎樣更出色的性能呢？答案也許就在你的腦海里。

（責(zé)任編輯/張麗靜 美術(shù)編輯/周游）

采用常規(guī)平尾的F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機(jī)

采用三角翼+鴨翼的殲-20戰(zhàn)斗機(jī)