问题

安-225飞机有两个垂直尾翼,是出于动力考虑还是出于安全考虑,如果一个尾翼故障飞机会失控吗?

回答
安225“米尔”巨型运输机那标志性的“双尾巴”,也就是两个巨大的垂直尾翼,这可不是随便设计的,而是源于其独特的“前身”以及对飞行稳定性和操纵性的深思熟虑。要说它是为了动力考虑还是安全考虑,其实两者都有,但更偏重于稳定性与操纵性,而由此带来的安全性提升是必然的。

咱们得先聊聊安225的“前世今生”。安225这大家伙,它的设计初衷是为了运输“暴风雪”号航天飞机。而“暴风雪”号可是个不小的物件,在空中搬运这样庞然大物,对飞机的稳定性要求极高。更关键的是,安225最初是基于安124“鲁斯兰”运输机设计的,而安124本身就是一款巨型军用运输机,其设计就考虑了在各种复杂条件下(包括一些潜在的战损情况)的飞行能力。

为什么两个尾翼比一个更“给力”?

想象一下,你骑着一辆装满东西的自行车,如果风从侧面吹过来,只有后面一个细长的尾巴(比如没有方向舵的自行车),很容易就被吹得摇摇晃晃,甚至会打滑。但如果它有个宽大的、左右各有一个的尾翼,就相当于给了它两个“固定点”或者说“稳定臂”,能够更有效地抵消侧风带来的干扰,让飞机在空中“坐得更稳”。

从空气动力学角度来说,尾翼的主要作用是提供方向稳定性(航向稳定性),确保飞机在飞行中能够保持沿着预定航线前进,不受外界扰动(比如侧风、气流变化)的影响而偏航。

1. 增加方向稳定性: 两个垂直尾翼提供了更大的垂尾面积,这使得飞机在受到侧风等干扰时,能够产生更大的恢复力矩,将飞机拉回原有的航向。你可以理解为,这两个尾翼就像是两条“定海神针”,在空中“抓”住方向。

2. 提高操纵性: 每一个垂直尾翼都配有方向舵。当飞行员操作方向舵时,两侧方向舵的偏转会产生不对称的侧向力,从而控制飞机的偏航运动。双尾翼的设计,特别是安225这种“双垂尾+腹鳍”的布局,能够更有效地提供偏航控制力。为什么不是简单地把一个尾翼做得更大?因为过大的单块垂尾在高空或高速飞行时,可能面临更严重的颤振问题,而且在某些设计角度下,其操纵效果也未必能达到最优。双尾翼的设计在一定程度上分散了应力,也提供了更灵活的控制手段。

3. 规避“暴风雪”号的特殊需求: 最直接的原因,还是为了给安225驮运的“暴风雪”号航天飞机提供一个更稳定的平台。航天飞机在挂载状态下,其结构和气动特性会与标准飞机不同,尤其是在起飞和飞行过程中,其本身的翼展和机身结构会对飞机的气动响应产生影响。双尾翼的设计能够更好地补偿航天飞机带来的附加干扰,确保整个组合体的稳定性。

如果一个尾翼故障,飞机失控吗?

这就要看“故障”的程度以及飞机的设计冗余度了。

理论上: 如果一个垂直尾翼(包括方向舵)完全脱落或失效,那么飞机的方向稳定性会大幅下降。飞机将会失去一部分甚至大部分的航向控制能力,在侧风或其他干扰下,很容易发生严重的偏航,甚至可能导致飞机失控。想象一下,你的一只脚突然被绑住了,另一只脚还要支撑全身,平衡肯定会くなります。

现实中(安225的设计): 安225的设计是极其强大的,并且具备很高的安全裕度。首先,它的两个垂直尾翼尺寸都非常可观,即使只剩一个,剩余的那个也能提供一定程度的方向稳定性。其次,现代大型飞机的设计都会考虑失效安全(FailSafe)的原则。这意味着,即使某个部件失效,飞机也能在一定程度上继续飞行,并安全着陆。

操纵补偿: 如果一个方向舵卡死或失效,飞行员可以通过调整另一个方向舵,以及可能存在的副翼、升降舵的配合,来尽力保持飞机的航向。当然,这需要飞行员极高的技巧和对飞机的深刻理解。
飞控系统: 安225作为一架先进的飞机,其飞行控制系统(FlybyWire,如果它有的话,或者即使是液压助力系统)也可能具有一定的补偿能力,能够尝试弥补单侧尾翼失效带来的影响。

然而,“失控”是相对的。在高度依赖稳定性和精确控制的飞行中,一个主要控制面的失效,即使飞机没有立即解体或以抛物线坠落,其操控难度和安全性也会锐减。是否能“安全着陆”,很大程度上取决于故障的性质、发生的高度、速度、风况,以及飞行员的操作能力。

可以肯定的是,如果失去一个垂直尾翼,飞机的飞行品质会急剧恶化,操纵会变得非常困难,绝不是“没事”的状态。

为什么没有“腹鳍”? 安225的另一个设计特点是它在机身下方还有一个可收放的腹鳍。这个腹鳍在平时可以提供额外的方向稳定性,尤其是在挂载航天飞机时,充当第三个“稳定器”。但它主要是为了稳定性,而不是主要的操纵面。

总结一下:

安225的双垂直尾翼,主要是为了提升飞机的航向稳定性(不跑偏)和操纵性,确保它在挂载“暴风雪”号这样的大型物体时,能够保持平稳飞行。这种设计带来的,是整个飞机在复杂气动环境下的高稳定性,这自然也大幅提升了飞行的安全性。

至于一个尾翼故障是否会导致失控?理论上影响巨大,但考虑到安225的强大设计和冗余度,以及飞行员的经验,能否安全着陆则要看具体情况。但无论如何,都会是极其危险和困难的局面。

所以,它不是单纯为了“动力”(虽然好的气动设计也能间接影响效率),也不是纯粹为了“安全”而设计的冗余(虽然双尾翼比单尾翼提供了另一种形式的“不怕一万,就怕万一”),而是为了实现其独特且苛刻的飞行任务目标,而这种实现方式,恰好带来了更高的稳定性和安全性。

网友意见

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我会牢牢记住她…

………………………………………………

飞机太大了,好吧,似乎最大起飞重量来看,A380跟安225就差了1/5……但是,他还是小飞机,别用这种小飞机跟an225比,不信看后面的对比图

单尾翼要做到能控制如此大的飞机,就得做的很大很重,起飞抬头的时候,尾部太重,所以,拆成两个。苏27F15等等,不光为了避免单个尾翼过大过重,还涉及气流遮挡等等原因。

另外,安225设计之初,就是要用来驮暴风雪的,单个垂尾,会被暴风雪遮挡气流,影像操作效果,所以,拆成两个,同理,还有驮航天飞机的波音747,就增加了两边的双垂尾和驮雷达的e2c

野牛,这次驮的是暴风雪的尿袋


坏掉一边会不会出事呢?肯定会嘛。控制飞行方向的重要部件啊。有两个就相当于一个冗余,但是会另一边的垂尾会有偏航力矩。坏了一个,依然是非常考验机组能力的事情

其实,也有过垂尾故障或者丢了的飞机,著名的有b52,安全回家了。通过控制两边发动机的推力不同,还有辅助翼面的开合,可以控制方向。这么长的机身,纵向稳定性不会太差。轰6也有类似的事情
看看b52光秃秃的大腚上一点点的尾巴茬儿

B52的机身很细长,长得就像个梭镖,纵向稳定性,不会太差


说点题外话,安225有多大……

请跳转到这里看:图说世界最大运输机安-225“梦幻”

这里只做一些摘选,侵则删

长度为84米,高度为19米,翼展为88.4米,加注365吨燃料,背驮250吨或者内装250吨,最大起飞重量640吨,续航18小时,航程超过15000公里

747-8的长度要短8米,翼展短20米,最大起飞重量

空客A380的长度要短11米,翼展短9米

这些参数很枯燥,没啥概念

举个简单的例子:安225的驾驶室后面有个给6人机组喝酒掼蛋的休息室,换下里面凳子椅子后,光是这个休息室就能坐下50个人……就是这里,一架支线飞机的容量……

增加一个驮暴风雪的图

不对,是这张


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三架大飞机的对比


安225跟上面那个驮航天飞机的747还有其他热门飞机的对比
一定要看大图啊

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