一、回顾：俯仰稳定性已确认

上一篇文章中，我们通过Cm-Alpha曲线确认了飞机的俯仰稳定性——曲线负斜率证明飞机在俯仰方向是稳定的，静稳定裕度SM=21%。

但飞机有三个旋转轴：俯仰（Pitch）、偏航（Yaw）、滚转（Roll）。俯仰稳定靠水平尾翼解决了，偏航稳定性还没着落。这就是本篇要做的事——加垂直尾翼。

二、为什么需要垂直尾翼

偏航稳定性是指飞机受到侧向扰动（比如侧风）时，能自动把机头转回原方向的能力。

没有垂直尾翼的飞机就像一支没有尾翼的箭——飞着飞着就会偏头、侧滑，甚至失控旋转。垂直尾翼的作用就是产生一个恢复偏航力矩，把机头拉回原来的方向。

物理过程：

• 侧风把机头吹偏 → 出现侧滑角β → 垂直尾翼产生侧向力 → 产生偏航力矩 → 机头转回来
• 关键判断：Cn-Beta曲线斜率为正 = 航向稳定（Cn是偏航力矩系数，Beta是侧滑角）

三、双垂尾布局：为什么选两个而不是一个

常规布局是一个垂直尾翼在机身正后方。但我们的限时载运飞机需要从尾部装卸货物，单垂翼的根部会挡住货舱口。解决方案是双垂尾布局——在水平尾翼的两端各放一个垂直尾翼，形成H型尾翼。

双垂尾布局的优势：

四、垂直尾翼参数计算

垂直尾翼的大小由垂尾容积系数V_v决定：

V_v = (S_v × L_v) / (S_w × b_w)

其中S_v是垂尾总面积，L_v是垂尾力臂（CG到垂尾气动中心距离），S_w是机翼面积，b_w是翼展。

代入公式：

V_v = (0.108 × 0.85) / (0.60 × 2.00) = 0.0918 / 1.20 ≈ 0.077

V_v=0.077偏大，意味着垂尾面积偏充裕。对于需要频繁侧风起降的载运飞机来说，偏大的垂尾是好事——航向稳定性更充足，侧风抗性更强。代价是多了一点阻力和重量，但对于载运任务来说，稳定性优先级更高。

五、在Wing Editor中定义垂翼

打开Plane Editor（Ctrl+P），先勾选"Fin"复选框激活垂翼，然后点击"Define"按钮打开Wing Editor。

图1：Plane Editor初始状态——Fin已勾选，但垂翼面积只有0.01m²（默认极小值），需要点击Define按钮定义垂翼几何参数

在Wing Editor中设置垂翼参数。关键有两点：

1. 取消"Symmetric"勾选 — 垂翼是单片翼面，不需要左右镜像。后面用Double Fin模式会自动在水平尾翼两端各放一个
2. 设置Section参数 — 定义垂翼的高度和弦长

图2：Wing Editor——名称设为Fin，翼型选择NACA 0012对称翼型，Section 1: y=0.000, chord=0.180；Section 2: y=0.300, chord=0.180。此时Symmetric还是勾选状态，需要取消

图3：Wing Editor——取消Symmetric勾选，选中Right Side。几何参数显示：Span=0.30m，Area=0.054m²，49个VLM面板。这就是单片垂翼的定义

Wing Editor中的关键设置：

设置完成后点击Save保存，回到Plane Editor。

六、Plane Editor中组装双垂尾

回到Plane Editor后，需要做三件事来完成双垂尾布局：

1. 勾选"Double Fin" — 在Fin那一行，除了"Fin"已勾选外，再勾上"Double Fin"。XFLR5会自动在水平尾翼左右两端各放一个垂翼
2. 设置Fin位置 — y=0.300m（等于水平尾翼半展长，让垂翼正好在水平尾翼端点），z=-0.100m（向下偏移，对齐水平尾翼位置）
3. 确认Summary数据 — Fin Area应显示两片垂翼的总面积

图4：Double Fin组装完成——右侧3D视图中可以看到水平尾翼两端各有一个垂直尾翼，形成H型尾翼布局。Fin Area=0.11m²（两片合计），Total Panels=858，Tail Volume=0.52

Fin位置参数说明：

七、整机布局确认

保存Plane Editor后，整机气动布局定义完成。当前整机参数：

三个翼面（机翼+水平尾翼+双垂翼）全部定义完成，H型尾翼布局成型。858个VLM面板在合理范围内，计算速度不会太慢。

八、下一步：航向稳定性分析

整机布局定义完成，下一步是运行带侧滑角的分析来验证航向稳定性：

• 分析定义：Type 2 (Fixed Lift)，V∞=10m/s，VLM2+Viscous，和之前一样
• 侧滑角扫描：设置Beta范围（比如-5°~5°），这是与之前分析的关键区别
• 查看Cn-Beta曲线：偏航力矩系数-侧滑角曲线，正斜率 = 航向稳定
• 查看Cl-Beta曲线：滚转力矩系数-侧滑角曲线，检查上反效应

如果Cn-Beta曲线斜率为正，说明双垂翼能提供足够的恢复偏航力矩——飞机在侧风扰动下能自动回正，航向稳定性得到验证。

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