Thắc mắc về kiểu dáng máy bay các thời kỳ

Tác dụng chính của đuôi đứng là để rẽ ngang máy bay ( tả hữu) theo phương 180° so với trục ngang ( rẽ như ô tô vậy) .
Thông thường máy bay muốn rẽ về hướng nào ( trong 360° theo trục ngang°) thì phải ngiêng xxx° và kéo cần lái lên trên ( tương ứng với động tác ngóc đầu lên ở trục ngang).
Với đuôi đứng thì chỉ cần đạp chân trên bàn đạp tương ứng là rẽ và hoàn toàn cân bằng, ko ngang ngửa hay giảm độ cao chút nào hết. Tuy nhiên góc rẽ (quẹo) thì nhỏ xíu. Nó áp dụng trong trường hợp ví dụ như đang bổ nhào xuống ném bom hoặc nã đại bác cần phải giữ đường bay ổn định và thăng bằng trong chốc lát, mũi máy bay hướng ko chính xác ( lệch trái hay phải), đạp chân chỉnh lại tí chút rồi bắn. Ví dụ khác là khi rẽ ngang vì đang bay thấp sát đất ko tiện nhào lộn hay ko muốn làm lệch thân máy bay gây phản xạ rada lớn.
Có thể thấy là có 2 đuôi đứng thì rẽ tốt hơn ( lệch cùng chiều) và triệt tiêu moment tốt hơn ( lệch ngược chiều). Những máy bay tiêm kích nặng mà chuyên ko chiến ở tốc độ cao cũng hay có 2 đuôi, như F15, Su27, Mig31..Chẳng hạn như Mig31 nếu chỉ có 1 đuôi đứng thì chắc phải to bằng một bên cánh. Một hay 2 cánh đuôi chủ yếu phụ thuộc vào kích thước trọng lượng tương ứng vì nó phải chịu lực khá nặng, nhưng cũng tính tới các hiệu ứng khí động khác. Ngoài ra, 2 cánh thì phản xạ rada phía bên hông ít hơn so với 1 cánh đuôi vì nếu chỉ có 1 cánh thì diện tích sẽ lớn hơn.
Cánh đuôi ngang là cánh lái để thay đổi phương của trục dọc thân máy bay, nếu 2 cánh lệch cùng chiều thì máy bay ngóc mũi lên hay xuống, nếu ngược chiều thì máy bay xoay tròn theo phưông ngang.
Vị trí kích thước phụ thuộc vào kết cấu chung của máy bay.
2 cánh chính lớn nhất là 2 cánh tạo lực nâng cho máy bay, trên đó cũng có những " buồm gió" ( flap wing) có tác dụng giống hệt như miêu tả trên nhưng yếu hơn, chủ yếu chỉ để cân bằng máy bay, cánh đuôi ngang sẽ quyết định việc vận động các chiều của máy bay.
Vị trí của cánh đuôi ngang phụ thuộc chủ yếu vào trọng tâm máy bay:

Tương ứng với vị trí cánh chính và trọng tâm, cánh đuôi ngang sẽ đặt ở vị trí hỗ trợ cho cánh chính trong việc nâng trọng tâm khi bay ổn định và tạo mất thăng bằng khi cơ động. Chính xác ở vị trí nào thì với từng loại máy bay sẽ có bài toán riêng. Trong cùng điều kiện, nếu tăng tính thăng bằng sẽ giảm tính cơ động và ngược lại. Do đó phải làm tail flap wing thích hợp cho cả 2 yếu tố.

Đuôi đứng máy bay có 2 thành phần:
PHần cố định: là phần giữ cân bằng hướng trục máy bay, giữ mũi máy bay ổn định
Phần nhỏ ngoe nguẩy: là phần dùng để chuyển hướng máy bay trong mặt phẳng.
Phần cánh đứng chỉ cần đủ diện tích để giữ ổn định hướng bay, phần kia cũng chỉ cần đủ diện tích để tạo lực chuyển hướng máy bay là đủ dùng.
Với máy bay chiến đấu, các cơ cấu chuyển hướng trên đuôi đứng và ngang thường có diện tích lớn (theo tỷ lệ) so với máy bay vận tải và dân dụng, vì nó phải chuyển hướng với gia tốc cao hơn.
Nhu cầu chuyển hướng ngang (bằng đuôi đứng) trong máy bay chiến đấu không cao, vì việc chuyển hướng thường phải kèm theo việc nghiêng máy bay để giảm G cho phi công, lúc đó có đuôi ngang cùng tham gia. Do vậy đa số đuôi đứng vẫn gồm 2 phần là phần cố định (tác dụng ổn định hướng) và phần di động (phần để chuyển hướng)
Việc đặt 2 đuôi đứng thay cho 1 đuôi sẽ thu nhỏ được chiều cao và diện tích từng đuôi đơn, giảm tải cho thiết kế, chế tạo, độ ổn định.
Việc đặt đuôi đứng thường phụ thuộc khung máy bay vì phải đặt vào phần chịu lực của khung.
Việc này do nhà thiết kế quyết định, không bị bó buộc. Vì thế có 2 phương án hay dùng: đặt trên vị trí động cơ (như đa số máy bay chiến đấu) hoặc dùng 1 đuôi đỡ riêng (như F4).
Đuôi ngang cũng có 2 tác dụng: giữ ổn định góc bay của máy bay, và chuyển góc. Trên máy bay chiến đấu, nhiều khi bỏ hẳn phần cố định, tòan bộ cánh đuôi ngang chuyển động, lúc đó phải giữ cân bằng bằng điều khiển tự động (máy tính) vì bỏ hẳn phần cân bằng khí động (là phần cố định)
Thông thường vị trí cánh này đặt ở vị trí không bị ảnh hưởng đến đuôi máy bay (với máy bay vận tải là cửa khoang hàng, với máy bay chiến đấu là động cơ). Vì thế các máy bay chiến đấu cổ và đa phần máy bay vận tải đặt đuôi ngang trên đuôi đứng.
Với các máy bay chiến đấu hiện đại, thường cánh đuôi ngang đặt gần như cùng trục với cánh chính, gắn thẳng vào khung máy bay, đảm bảo lực chuyển hướng lớn với cấu trúc đơn giản.

Câu này của bác em vẫn chưa hiểu rõ lắm. Ý bác là dùng 2 đuôi đứng thì mỗi đuôi sẽ có kích thước nhỏ hơn so với 1 đuôi, thế thì sao ? tổng diện tích 2 đuôi đó có thể vẫn lớn hơn so với 1 đuôi và em cho là người ta vẫn thích máy bay nhẹ đi chứ không nặng lên (em chỉ make points để trao đổi không có ý chọc ngoáy)
Nếu trả lời cho câu hỏi "thế thì sao" của em nằm ở đoạn "giảm tải cho thiết kế" thì cụ tỉ nó là thế nào, bác nói rõ hơn được không?

Máy bay hoạt động nhờ luôn duy trì trạng thái cân bằng động nên việc bố trí cánh không thể chỉ ổn định hay cơ động mà phải đáp ứng được cả 2.
Nếu nói trường hợp cánh trên thân máy bay ổn định tốt hơn thì có vẻ mâu thuẫn với thực tiễn là hầu hết các máy bay dân dụng đều có cánh dưới thân.

Thứ nhất Có thể hai đôi thì tổng diện tích lớn hơn 1 đuôi nhưng kích thước chung, cụ thể là chiều cao chắc chắn sẽ giảm đi.
Thứ hai là hai đuôi sẽ ít tốn vật liệu hơn - nên nhẹ hơn, vì theo sức bền khi chiều dài conson càng lớn thì vật liệu phải tăng theo cấp số nhân.
Thứ 3 là hai đuôi chắc chắn sẽ an toàn hơn 1 đuôi.

Vote ngay cho các bác.
Xin hỏi một chi tiết ở đuôi. Có một cái cánh dưới bụng, giống như đuôi đứng nhưng ngược lại, như vây bụng cá mập. Mig 21 có đời có, đời không. Cánh này gọi là gì và có tác dụng gì hở các bác?
Minh họa

Đấy gọi là cánh hướng gió, mục đính là ổn định dòng khí dưới thân không bị nhiễu loạn trước khi "trượt" tới luồng phản lực phía sau, giúp cho máy bay hoạt động ổn định hạn chế bị rung lắc khi thay đổi tốc độ, nhất là khi vượt vận tốc âm thanh.
Các đời MiG-21đều có cái cánh phụ này.

Đúng ra thì ko có ổn định và cơ động tuyệt đối, các mô hình trên chỉ nêu định tính, thực tế người ta chọn giải pháp trung hoà sao cho đạt yêu cầu cao nhất cho cả 2. Thiết kế cánh đuôi cũng góp phần cải thiện điều này.
Còn về cánh trên thân hay dưới thân, nên nói rõ hơn là cánh phía trên hay phía dưới trọng tâm. Cánh ở giữa thân cũng nằm trong 2 trường hợp này. Với fighter thì trọng tâm thay đổi với cả lượng xăng dầu và vũ khí mang theo, phù hợp với từng loại nhiệm vụ và yêu cầu cơ động, do đó thiết kế còn phức tạp hơn nhiều.

Vì đuôi đứng chịu lực gắn với khung thân nên 2 đuôi đứng sẽ chia lực trên 2 trục trên khung thân khác nhau. Người ta vẫn gọi máy bay 2 thân là như vậy. Do mỗi đuôi đứng nhỏ hơn, chịu lực ít nên mỗi trục thân cũng đuọc thiết kế nhẹ nhàng hơn.
Việc thiết kế phần thân ko theo hệ số hằng kiểu chịu lực gấp đôi cần độ bền gấp đôi, độ bền gấp đôi cần trọng tải gấp đôi, trọng tải gấp đôi cần chi phí gấp đôi... một cách đơn giản thì phân tán tốt hơn tập trung trong trường hợp này. Giảm tải cho thiết kế là như vậy.
Tuy nhiên, việc bảo trì cho 2 đuôi thì tốn kém hơn so với 1 đuôi.
Về tổng diện tích 2 đuôi có thể lớn hơn diện tích 1 đuôi, nhưng từ bên cạnh thì ta chỉ nhìn thấy có 1 đuôi mà thôi, và rada cũng phản xạ chỉ một đuôi. Do vậy 2 đuôi giảm phản xạ rada hơn 1 đuôi từ bên cạnh. Từ phía head on thì phản xạ có thể lớn hơn, nhỏ hơn hay bằng.

Đồng ý hoàn toàn với bác Buratinos. Em sẽ nói kỹ hơn về đuôi đứng và các vị trí cánh máy bay sau