3.1　设计灵动的气动布局

飞机各个部件的相对位置的布置就是飞机的布局。飞机为了达到不同的性能要求，往往采用不同的布局形式。

3.1.1　飞机的气动布局

不同飞机的机翼和机身的相对位置是不一样的。以机身为参照，有的机翼在前面，有的机翼在后面；有的机翼在机身上面，有的机翼在下面；有的机翼翼尖往上翘，有的机翼翼尖往下沉；有的翼面前面比后面高，有的反之。根据机翼和机身及平尾之间的不同相对位置，可以区分不同的气动布局。

（1）正常、鸭式、无尾、三翼面气动布局　根据产生主要升力的机翼以及起配平作用的平尾的有无及前后位置，通常可以将飞机分成以下4种气动布局：正常气动布局、鸭式气动布局、无尾气动布局、三翼面气动布局，如图3-1所示。

①正常气动布局　正常气动布局的特点是，产生升力的机翼在前面，而起俯仰配平作用和俯仰操纵作用的水平尾翼在后面。这种气动布局是迄今为止使用最多的一种布局形式，目前应用于各类飞机上，如图3-2所示。

②鸭式气动布局　鸭式气动布局的特点是：主翼在后面，鸭翼位于前面。在鸭式气动布局中，机翼被称为主翼，是产生主要升力的部件。鸭翼的作用与平尾一样，起俯仰配平和操纵作用，同时产生一定的升力。目前，这种气动布局形式，广泛应用于先进战斗机，如图3-3所示。

③无尾气动布局　无尾气动布局也称飞翼布局，其特点是：只有产生升力的机翼，既没有平尾又没有鸭翼，甚至有些无尾布局飞机连垂尾都没有。目前，无尾气动布局形式为现代隐身飞机所广泛采用（图3-4）。

④三翼面气动布局　三翼面气动布局是在正常气动布局的基础上增加了鸭翼构成的（图3-5）。目前，采用三翼面布局的飞机不多。

（2）上单翼、中单翼和下单翼　单翼飞机的气动布局按照机翼与机身连接的上下位置来划分，可分为上单翼、中单翼和下单翼，分别是指机翼在机身上面的布局、机翼穿过机身中间的布局、机翼在机身下面的布局，如图3-6～图3-9所示。

（3）上反翼、下反翼和无上反翼　从飞机的前视图看，机翼通常不是水平的，而是与水平面之间有一定的夹角，这个夹角被称为机翼的上反角 Γ （图3-10）。相对于水平面来说，翼尖高于翼根的机翼称为上反翼，此时上反角为正；翼尖低于翼根的机翼称为下反翼，此时上反角为负，称为下反角；翼尖和翼根平齐的机翼称为无上反翼。

（4）翼面的安装角　机翼/水平尾翼的安装角，用以表示机翼/水平尾翼和机身轴线之间，从侧视图方向看的夹角 φ 。一般将机身轴线与机翼/水平尾翼翼根处翼型弦线的夹角定义为安装角（图3-11）。相对于机身轴线来说，前缘高后缘低的机翼/水平尾翼，其安装角为正（图3-11），反之为负。

机翼和机身之间的安装角通常是不变的。但水平尾翼的安装角则有不少飞机在飞行中是可以变化的，如民航客机（图3-12），其通过改变平尾的安装角来进行纵向配平，以减小舵面的偏转角，从而减小驾驶员操纵的杆力和飞机的阻力。

3.1.2　尾翼的布局

尾翼是飞机中起平衡和操纵作用的部件，包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼简称平尾，垂直尾翼简称垂尾或立尾。

不同飞机的尾翼在布局形式上也是有很大差别的。尾翼中平尾一般只有一个，垂尾可以有一个或多个。按照平尾、立尾之间的相对位置及垂尾的数目，可以分成单立尾布局、双或多立尾布局、V形尾翼布局等多种布局形式。

（1）单立尾布局　单立尾布局是最为常见的一种尾翼布局形式。根据立尾相对于平尾的位置，尾翼又可以分为常规形尾翼、T形尾翼、十字形尾翼。

①常规形尾翼　这种布局形式的尾翼，平尾在垂尾的下面。这种布局形式在飞机上应用最为广泛，如图3-13所示。

②T形尾翼　T形尾翼布局是指平尾位于垂尾顶部的尾翼布局形式。这种尾翼布局形式通常在运输类飞机中使用较多，如图3-14所示。

③十字形尾翼　这种尾翼布局是介于常规形尾翼布局和T形尾翼布局之间的尾翼布局方案，曾在一些水上飞机和早期的战斗机上（图3-15）使用，当前使用较少。

（2）双立尾或多立尾布局　双立尾或多立尾布局通常包括：常规双立尾布局、双尾撑双立尾布局、H形尾翼布局和三立尾布局。

常规双立尾布局是指在机身上装有两个立尾的布局形式，这种布局通常在现代战斗机中广泛使用（图3-16），以增加航向安定性。

双尾撑双立尾布局是指在向后延伸的两个尾撑上安装两个立尾的布局形式，通常在一些无人机和早期的轰炸机中使用，如图3-17所示。尾撑实际上就是机身，只是因为比较细长，通常被称为尾撑。

H形尾翼布局通常在大型运输机中使用，是一种在平尾两端安装两个立尾的布局形式，从前后看平尾和立尾构成一个H字样，故称为H形尾翼，如图3-18所示。飞机一般情况下很少使用三立尾气动布局。

（3）V形尾翼布局　V形尾翼因前视、后视呈V形而得名。通常可以分为正V形尾翼（图3-19）和倒V形尾翼。正V形尾翼的两片尾翼向上张开，倒V形尾翼的两片尾翼向下张开。

此外，还有一些特殊布局形式的尾翼，如Y形尾翼（图3-20）、环形尾翼等。