当飞机超声速飞行时，因激波后的扰动不能前传，舵面偏转后不能像亚声速流中那样同时改变安定面的压力分布，共同提供操纵力或平衡力，因此尾翼效能下降。而飞机的纵向稳定性却因翼面压力中心后移而大大增加，二者之间产生了矛盾。为了提高提高尾翼的效能採用了全动平尾。全动平尾是指整个平尾可绕某一轴线偏转，起操纵面的作用。

在确定全动平尾的转轴位置时，要综合考虑如下因素：转轴的位置和平尾的防颤振品质有很大关係，一般说转轴靠前有利于改善防颤振品质；儘可能利用平尾内有利的结构高度来布置转轴，以减轻转轴的质量，提高转轴的承载能力；儘量减小平尾气动合力至转轴的力臂，以减小铰链力矩。

图1

对后掠式平尾而言，亚声速压心位置约在28%~30%平均气动弦处，超声速压心在50%平均气动弦左右。为了减小铰链力矩应使亚声速铰链力矩的最大值等于超声速铰链力矩的最大值，因而转轴应落在两压心之间的某个位置。通常把轴线布置在两个压心的中间位置，约占平均气动弦的40%，如图1所示。转轴在此位置结构高度较高。

全动平尾常採用的转轴形式有直轴式、斜轴式、转轴式、定轴式及直斜轴的混合式等。直轴式是指转轴垂直于飞机的对称轴线，如图2(a)所示，斜轴式是指转轴具有一定的后掠角，如图2(b)所示。直轴式在机身内容易布置，操纵机构也较简单，转轴质量比较轻。如果转轴要伸入平尾内，对于大后掠角平尾，转轴的结构高度将受到平尾结构高度的限制，在根部，轴所在位置靠近后缘，结构高度小，受载不利，轴的质量特性差。当平尾为平直翼或中等后掠或后缘较平直时，宜採用直轴式。斜轴式正好与直轴式相反，对大后掠角的平尾，宜採用转轴伸入平尾内的斜轴式，转轴可以更好地利用结构最大高度，铰链力矩也比较小。

图2

转轴式平尾的轴与尾翼连线在一起，用固定在转轴上的括臂操纵转轴，平尾与转轴一起偏转，如图3(a)所示。定轴式的轴不动，固定在机体上；尾翼套在轴上绕轴转动；操纵接头则布置在尾翼根部的加强肋上，如图3(b)所示。与转轴式相比,由于定轴式的操纵点和轴之间的力臂有时可设计得比转轴式长，定轴式具有操纵力相对较小、尾翼受力较好的优点。缺点是在尾翼结构高度内要安放轴和轴承，限制了轴径，对轴受力不利；此外须在机体上开弧形槽，对机体有所削弱。转轴式的优、缺点与定轴式的相反。

图3

无论上述何种形式，转轴的剖面形状在机身内的那部分应採用圆形剖面的管梁形式，转轴伸入到平尾内也应採用管梁，以利于传递载荷。转轴不伸入平尾内的，也可採用封闭形的其他剖面形状。

全动平尾的结构形式直接与转轴形式有关，它的选取应综合考虑有关因素。常见的结构形式主要为单梁式、单块式过渡到集中短梁的形式、双梁单块式或多梁单块式等。

图4

单梁式全动平尾的主梁沿转轴一直延伸到翼梢，弯矩全由主梁承受，主要用于翼型厚度较大、后掠较小及载荷量级不大的转轴式全动平尾。单块式过渡到集中短梁的形式，外段採用刚度较好结构效率较高的单块式，在根部转成梁式，以便载荷向转轴过渡，如图4所示。此种结构形式常用于转轴式全动平尾．主要是由于转轴式全动平尾上的弯矩、剪力和扭矩都要集中到转轴上，然后由转轴传给机身的特点决定的。双梁单块式或多梁单块式结构，布置有两个或多个梁(或墙)，较适合定轴式全动平尾的受力特点，即转轴仅受剪力和弯矩，不受扭。平尾上的载荷不必全都集中在转轴上，具有一定的破损安全特性。对于飞行马赫数Ma=2左右的飞机，在设计全动平尾时需特别注意保证它的局部刚度及整体刚度中的扭转刚度，常採用整体壁板构成整体式结构以满足刚度要求。

图5

随着新材料、新结构的套用，全动平尾出现单梁、双梁和多梁複合材料结构等新的结构形式。如多梁複合材料结构用複合材料做蒙皮，前缘和后缘由全高度的蜂窝结构组合成整体件，如图5所示。F-14、15、1 6全动平尾的蒙皮均採用了複合材料。