[科普中国]-气动操纵面

简介

飞机的气动操纵面，是铰链在飞机机翼、水平尾翼和垂直尾翼上的可动翼面。它们用来在飞机飞行和在地面高速滑跑时，操控飞机。包括升降舵（全动平尾）、副翼、方向舵等主操纵面以及前缘缝翼、襟翼、扰流板等辅助操纵面，还有鸭翼这样的特殊操纵面。

分类副翼副翼与机翼相铰链，位于飞机左右机翼后缘的外侧，用于操控飞机的滚转运动。

副翼的翼展一般约占整个机翼翼展的1/6到1/5左右，其翼弦占整个机翼弦长的1/5到1/4左右。飞行员向左压驾驶盘，左边副翼上偏，右边副翼下偏，飞机向左滚转；反之，向右压驾驶盘右副翼上偏，左副翼下偏，飞机向右滚转。2

升降舵升降舵是铰链在水平尾翼的后缘上的可动部件，用于操纵飞机的俯仰运作。

后拉升降舵减弱了升降舵的拱形，产生了一个向下的空气动力，它比平直飞行时的正常尾部向下的力要大。总体效果是导致飞机的尾部向下移动，机头上仰。俯仰运动绕重心发生。俯仰运动的强度由重心和水平尾翼面的距离和水平尾部翼面上气动力有效性决定。

向前移动控制杆有相反的效果。这种情况下，升降舵的拱形度增加，水平安定面或者安定面上产生的升力更多(尾部向下的力更小)。这就把尾部向上移动，使机头下俯。此外，俯仰运动还是绕飞机重心发生的。2

方向舵与垂直尾翼后缘相铰链的可动部件是方向舵，双垂尾飞机左右同向偏转用于操纵飞机的航向。

方向舵多数用于角度较小的转向，大角度转向需要借助副翼使飞机偏转产生离心力，同时使用升降舵保持机头向上完成大角度转向。2

襟翼襟翼与机翼相铰链，分为后缘襟翼和前缘襟翼。

飞机的襟翼主要作用在于增大机翼弯度，提高机翼升力，改善起飞和着陆性能。飞机起飞时放出部分襟翼，主要用于增加飞机的升力；着陆时，先放出部分襟翼、再逐步全都放出，可起到保持升力和减速的双重作用。

在现代飞机设计中，当襟翼的位置移到机翼的前缘，就变成了前缘襟翼。前缘襟翼也可以看作是可偏转的前缘。在大迎角下，它向下偏转，使前缘与来流之间的角度减小，气流沿上翼面的流动比较光滑，避免发生局部气流分离，同时也可增大翼型的弯度。

前缘襟翼与后缘襟翼配合使用可进一步提高增升效果。一般的后缘襟翼有一个缺点，就是当它向下偏转时，虽然能够增大上翼面气流的流速，从而增大升力系数，但 同时也使得机翼前缘处气流的局部迎角增大，当飞机以大迎角飞行时，容易导致机翼前缘上部发生局部的气流分离，使飞机的性能变坏。如果此时采用前缘襟翼，不 但可以消除机翼前缘上部的局部气流分离，改善后缘襟翼的增升效果，而且其本身也具有增升作用。2

前缘缝翼前缘缝翼是安装在基本机翼前缘的一段或者几段狭长小翼，主要是靠增大飞机临界迎角来获得升力增加的一种增升装置。

前缘缝翼的作用主要有两个：

一是延缓机翼上的气流分离，提高了飞机的临界迎角，使得飞机在更大的迎角下才会发生失速；

二是增大机翼的升力系数。其中增大临界迎角的作用是主要的。这种装置在大迎角下，特别是接近或超过基本机翼的临界迎角时才使用，因为只有在这种情况下，机翼上才会产生气流分离。

现代客机的前缘缝翼没有专门的操纵装置，一般随襟翼的动作而随动，在飞机即将进入失速状态时，前缘缝翼的自动功能也会根据迎角的变化而自动开关。

在前缘缝翼闭合时（即相当于没有安装前缘缝翼），随着迎角的增大，机翼上表面的分离区逐渐向前移，当迎角增大到临界迎角时，机翼的升力系数急剧下降，机翼 失速。当前缘缝翼打开时，它与基本机翼前缘表面形成一道缝隙，下翼面压强较高的气流通过这道缝隙得到加速而流向上翼面，增大了上翼面附面层中气流的速度， 降低了压强，消除了这里的分离旋涡，从而延缓了气流分离，避免了大迎角下的失速，使得升力系数提高。2

扰流板扰流板是铰链在机翼后缘上表面的可动部件，又叫“减速板”，通常在襟翼根部以上。

在空中飞行时，扰流板可以降低飞行速度并降低高度。只有一侧的扰流板动作时，作用相当于副翼，主要是协助副翼等主操作舵面来有效控制飞机做横滚机动。在飞机着陆在地面滑跑过程中时，飞行、地面扰流板会尽可能地张开，以确保飞机迅速减速。2

鸭翼鸭翼是布置在座舱两侧的两个较小的三角翼。

战机的鸭翼有两种，一种是不能操纵的，其功能是当飞机处在大迎角状态时加强机翼的前缘涡流，改善飞机大迎角状态的性能，也有利于飞机的短距起降。

有可操纵鸭翼的战机目前有中国的歼-10、 欧洲的EF－2000、法国的“阵风”、瑞典的JAS－39等。这些飞机的鸭翼除了用以产生涡流外，还用于改善跨音速过程中安定性骤降的问题，同时也可减少配平阻力、有利于超音速空战。在降落时，鸭翼还可偏转一个很大的负角，起减速板的作用。2