[科普中国]-方向舵

定义

方向舵是垂直尾翼中可操纵的翼面部分，其作用是对飞机进行偏航操纵。在飞机上，方向舵一般和升降舵，副翼一起控制飞机的俯仰和横侧操纵。1方向舵一般装在垂直尾翼的后部，驾驶员用之可以围绕立轴实现偏航操纵，比如可以改变机头所指的水平方向。从两次世界大战到二十一世纪的“黄金时期”，方向舵的操作由驾驶员用脚底的两块踏板实现。

作用飞机方向舵安装在垂直尾翼上。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，这时飞机会在空中画一道优美的弧线。在实际中，副翼和方向舵协同作用，实现飞机转弯，副翼完成横滚，方向舵完成偏航。这一过程伴随一种成为反向偏航的现象。这种情况在只是非常简单的用副翼实现转向时更明显。此时往下放出的副翼功能类似襟翼，使这边机翼的升力加强，阻力也增加。（尽管从30年代始，很多飞机采用了福氏副翼或其他副翼，努力消除这一现象而很少或无需方向舵参与转弯），起初，阻力使得飞机朝相反的方向偏航。方向舵单独操纵也可以实现转弯，但比副翼协同操作要慢得多。在二者共同作用时，飞机的纵轴在转弯弧面，既不会下滑，也不会侧滑。低速时不当的方向舵操纵会促使飞机旋转，这在低高度时有危险。

飞机转弯控制原理方向舵的操纵原理与升降舵类似，当飞机需要左转飞行时，驾驶员就会操纵方向舵向左偏转，此时方向舵所受到的气动力就会产生一个使机头向左偏转的力矩，飞机的航向也随之改变。同样，如果驾驶员操纵方向舵向右偏转，飞机的机头就会在气动力矩的作用下向右转。2

操纵系统传递操纵指令、驱动舵面和其他机构以控制飞机飞行姿态的系统称为操纵系统。根据操纵指令的来源，可分为人工操纵系统（由主操纵系统和辅助操纵系统组成）和自动控制系统。主操纵系统用于控制飞机飞行轨迹和姿态，由升降舵、副翼和方向舵的操纵机构组成。主操纵系统应使驾驶员有位移和力的变化感觉，这是它与辅助操纵系统的主要差别。3辅助操纵系统包括调整片、襟翼、减速板、可调安定面和机翼变后掠角操纵机构等。它们的操纵只是靠选择相应开关位置，通过电信号接通电动机或液压作动筒来完成。自动控制系统的操纵指令来自系统的传感器，能对外界的扰动自动作出反应，以保持规定的飞行状态，改善飞机飞行品质。常用的自动控制系统有自动驾驶仪、各种增稳系统、自动着陆系统和主动控制系统。自动控制系统经历了由简单初级到复杂完善的发展过程。先后出现了机械式操纵、可逆、不可逆助力操纵和电传操纵，并在电传操纵基础上发展了主动控制技术。