[科普中国]-垂直安定面

垂直安定面用以保证飞机航向的平衡与稳定性，并悬挂方向舵以对飞机实施航向操纵。垂直安定面结构不仅要承受自身的气动和惯性载荷，还要承受方向舵通过其悬挂接头和操纵接头传递的集中载荷。为达到足够的临界颤振速度和确保方向舵的正常偏转，垂直安定面一般按刚度设计，而结构型式的选择将直接影响其刚度和强度性能。根据总体和功能要求，选择合适的结构型式，可以在满足刚度、强度和功能的前提下，减轻垂直安定面的结构重量，或者改善其工艺性、维护性，从而提升飞机的经济性和市场竞争力1。

垂直安定面的作用1、提供飞机横向静稳定性；

2、提供横向阻尼力矩即提供飞机横向动稳定性。

另外垂直安定面上一般装有高频通信系统天线和航向道/甚高频导航系统天线，还有垂尾皮托管。2

垂直安定面盒段结构型式目前民用飞机的垂直安定面盒段大致有两种结构型式：一种是双梁（或带辅助中梁）+翼肋和壁板组成主承力翼盒的“单闭室”结构，空客各型客机、波音737以及高平尾布局的MD82/9 0和CRJ各型飞机的垂直安定面均采用这种结构型式；另一种是主承力翼盒+辅助扭力翼盒（前缘舱）的“双闭室”结构，这种结构型式从波音74 7客机开始使用，一致延续到最新的787客机。两种结构型式如图所示。

对比两种垂直安定面盒段的结构型式可以发现，“单闭室”盒段的结构较为简单，结构件少，有利于简化装配工艺；而“双闭室”的结构则相对复杂，结构件较多，装配工艺较为烦琐。但采用“双闭室”型式的垂直安定面由于在前梁前面增加了辅助梁（前缘梁），使得垂尾前缘的抗鸟撞性能大为提升，也提高了垂尾的抗扭刚度，同时辅助扭力翼盒的设计也为系统构件提供了安装空间，便于对运营飞机垂尾内系统构件的检查、维护和更换1。

垂直安定面与机身的连接型式垂直安定面后方悬挂方向舵，下端固定于机身上。在投入航线运营的客机上，垂直安定面与机身的连接型式主要有三种：

1. 梁框连接型式：垂直安定面的梁插入机身与机身隔框连接。

2. 整体接头型式：垂直安定面复材壁板下端伸出耳片与机身的双耳接头连接。

3. 独立接头型式：通过主承力翼盒下端的独立金属接头与机身连接。

对于复合材料结构的垂直安定面，在三种与机身的连接型式中，整体接头型式或者独立接头型式是较好的选择。整体接头型式连接效率高，结构重量轻，这种连接型式原来一直被空客公司所采用，也是其复合材料结构设计和制造的典范，但在其最新的A350上，却改用了独立接头的连接型式，垂直安定面根部与机身件通过五对金属接头连接，这也是空客公司对飞机的结构重量、制造、维护和修理成本均衡考量后的优化结果1。