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副翼法語:Aileron)是固定翼飛機機翼後緣上一對對稱的操縱面,用以控制飛行器的滾轉運動。副翼通過左右差動偏轉在兩側機翼上造成升力差,並且產生滾轉力矩[1]。由於固定翼飛行器的滾轉軸運動和航向軸運動耦合,副翼結合升降舵也可以用來控制飛機的航向運動。因此是一種非常重要的操縱面。現今大多數固定翼飛行器上都具有副翼。

副翼是英國工程師馬修·瓦特·博爾頓發明的。他在1868年根據自己的論文申請了第一個副翼的專利。副翼的拉丁名「Aileron」來自法語,意為「小翼」。

概說

副翼是飛機上用於控制滾轉運動的部件和方法中最常見的一種。當飛行員向飛機的某一側壓動操縱杆,這一側的副翼向上偏,而另一側的副翼向下偏。向下偏的副翼會增加機翼的彎度,從而增加升力;向上偏的副翼會破壞機翼上表面的氣流,從而降低升力。如此在兩側機翼產生的升力差就會使飛機產生滾轉力矩,令飛機向飛行員壓杆的方向滾轉。為了增加這個滾轉力矩,副翼大多布置在靠近機翼翼尖的位置[2]

若副翼的效率不夠,也可以在副翼上偏的一側機翼,啟動擾流板來增加副翼的效率。而在戰鬥機上,也可以使用差動平尾在高速時進行額外補償。使用差動平尾時,平尾的差動範圍約±10°。

副翼反操縱

如前所述,副翼多是布置在機翼翼尖的位置,以提高效率。但這也可能導致一些麻煩。

機翼顯然不會是剛體,在受力的時候,難免會有一些形變。對於後掠翼的機翼來說,機翼的氣動中心位於機翼的剛心之後。當副翼向下偏轉而增加升力的時候,機翼會沿着剛心向下扭轉。這樣的扭轉之後,機翼的迎角也就降低了,於是原本期望在這一側增大的升力反而降低。這種現象會導致副翼的效率下降。在高速飛行時甚至會導致副翼的舵效和操縱者期望的相反。這種狀況被稱為副翼反操縱。一般說,機翼的翼尖處較軟而翼根處較硬。因此布置在翼尖處的副翼很容易發生這種現象。

因為副翼反操縱是強度不足造成的,增強副翼處機翼的強度是最直接的解決方法。但更徹底的方法還是改變副翼的結構。對於高速飛行器,常把副翼分為內外兩段。低速飛行的時候使用外側副翼,高速飛行時使用內側副翼。若是飛行速度再提高,機翼上的副翼也會停止動作,而使用差動平尾來實現滾轉運動。

對於前掠翼飛行器,因為機翼的氣動中心位於機翼的剛心之前,因此不會有副翼反操縱的困擾。而三角翼飛行器因為機翼的強度非常高,同樣也不會有此問題。

視頻

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參考文獻