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1 # 漫步科學
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2 # 一葉楓流
你說螺旋槳小,真不知道你是怎麼看的,多大的才叫大呢?
仔細看看螺旋槳,一片槳葉比人都長。
再看看人體的心臟,只有拳頭大小。全身的血液流動都靠它驅動。如果心臟有人的腦袋那麼大才夠用嗎?
機械部件的大小,首先要考慮強度,不能一運轉就壞了。強度基本上就是與壽命同步。二要考慮效率。螺旋槳是越小越好,重量越輕,效率越高。三就是製造方便。越方便越便宜。二戰時期德國的虎式坦克什麼都好,就是製造麻煩。費時費力。雖然作戰效果好,但是數量太少,不能改變戰局。
飛機螺旋槳作為有動力飛機的推進部件,本身並不小,比人大很多。也許相當於飛機小,但那是效率高的體現。
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3 # 歷史小挖客
如果飛機是保持高度勻速飛行,這時候飛機的推力等於阻力,升力等於重力,升力和阻力之比就稱為升阻比。但升阻比不是個恆定不變的值,因為飛機速度範圍很大,同一架飛機,只要是高度不變,這時候可以認為升力就是重力,但速度不同,要克服的阻力卻差別巨大,推力自然也差別巨大。通常說一架飛機的升阻比,是指它的最大升阻比。
通俗的說,一架8噸重的飛機升阻比為8,那麼它在保持穩定飛行所需要最小推力是1噸。如果要爬升、加速,這個推力就不夠了。
題外話,升阻比還可以倒過來說。由於在穩定勻速飛行時,升力往往等於重量,推力常常等於阻力,因此我們把“升阻比”前後顛倒一下,就成了好多軍迷津津樂道的“推重比”啦,現在一般100噸的客機,有20噸推力,推重比大約0.2。
以F-15戰鬥機為代表,推重比超過了1,因此可以實現不依賴機翼的垂直爬升,也被稱為“垂直動力爬升”,意思是這時候機翼幾乎沒啥用,推力夠了板磚都能上天!
螺旋槳的特點突然發現這些東西好枯燥,看到這裡的都是飛機的鐵粉啊後面儘量簡單有趣點,既然推力這麼重要,講講螺旋槳和推力的關係。話說如果螺旋槳產生推力如果超過飛機重量,是否也能不用翼了?當然可以,我們玩航模時俗稱為“吊機”,很帥吧?可惜從來沒靠這個撩到過妹紙。
說到螺旋槳,推力效率當然是最重要的,就是說給它多大的功率,它能產生多大的推力。這方面首先和螺旋槳葉片數量有關,而且是負相關!也就是說,1片葉片的螺旋槳葉片效率最高!可它轉起來不平衡啊,所以實用螺旋槳2葉效率最高。
但功率大了以後,螺旋槳要保持2葉就不容易了,要充分發揮功率,2葉槳會很長或者槳葉很寬,這樣會增加阻力,太長還會打到地面,所以只好增加槳葉的數量,2葉、3葉、4葉……雖然犧牲了一些推力效率,但卻是真正實用的。
螺旋槳的推力,還跟飛機速度、槳的轉速、槳葉螺距、弦長、傾角、相對厚度、來流方向……等等很多引數有關,這裡就不一一展開了。飛機速度進一步提高接近音速時,螺旋槳的槳尖會率先突破音速,面臨音障、氣流分離等一系列問題,因此通常認為螺旋槳不適合高亞音速以上的高速飛機,這也是為什麼現代戰鬥機上再也看不到它的原因。
不過一直有一些愛(蛋)好(疼)者,正在嘗試製造超音速的螺旋槳飛機,採用高強度合金或者複合材料,製造大後掠刀狀葉片,共軸反轉,這樣的葉片在超音速時仍能產生很強的推力!如上圖。讓我們試拭目以待吧
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4 # 老鷹航空
1、飛機的升力產生機理;
飛機的升力本質上並不是來自於發動機產生的推力,而是由飛機機翼上下表面的壓力差所產生的,這就是伯努利原理在起作用。飛機升力公式就是L=1/2ρV²SCL,L是升力,ρ是空氣密度,V是速度(相對於空氣的速度),S是機翼面積,CL是機翼升力係數。因此,要想讓流經飛機機翼產生的升力超過重力,除了加大飛機機翼面積和提高機翼空氣動力學效能之外,提高飛機的速度就是非常關鍵的。而發動機,無論是噴氣式還是活塞式+螺旋槳這樣的佈局,其本質都是不斷推動飛機向前加速,從而產生足夠的速度,這樣才可以保障飛機機翼產生足夠的升力,使飛機離開重力束縛飛向天空。
2、飛機的推力需求量;
在航空工程界一般會使用一個專業引數來核算推力的需求,這就是所謂的“升阻比”,通俗的說就是升力和阻力的比值,對於二戰時期大多數飛機而言,一般在8倍左右,以B-29這樣的四發轟炸機為例,其最大起飛重量在60噸左右,那麼起飛昇力應該是在60噸,那麼飛行阻力實際上只有7.5噸;再加上由四臺發動機來均攤,也就是說每臺發動機配合螺旋槳只需要輸出1.875噸的推力就可以把60噸滿載的B-29轟炸機推向天空了。
3、渦槳/活塞發動機+螺旋槳推力輸出量;
二戰時期飛機使用的動力裝置基本上都是大功率活塞發動機+螺旋槳形式,極少數是早期的噴氣式動力裝置。但凡是採用螺旋槳形式的動力系統,發動機只是負責輸出足夠旋轉力矩以便於讓螺旋槳進行高速旋轉,真正產生推力的其實還是螺旋槳。而螺旋槳產生推力的機理,本質上和機翼是一樣的。影響螺旋槳產生推力大小的因素主要有:槳葉翼型、幾何形狀、槳葉扭轉角、槳葉數量等。以上面提高的B29轟炸機為例,每個發動機需要輸出1.875噸的推力,其螺旋槳採用的是四葉全金屬大直徑槳葉,平均到一個槳葉上只需要輸出470kg的推力即可,這樣的輸出要求就很小了。這就是空氣動力學的魅力所在。
所以,通過上面三個方面的解釋就可以看出,相比於升力要求,螺旋槳發動機動力配置模式其實需要承擔的推力要求並不是很高。
——問題就回答到這裡了——
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5 # 李曉偉
螺旋槳能夠產生負壓力把前面的空氣吸走,螺旋槳的原理跟日常生活中的電風扇是類似的,只不過電風扇是對著人吹,而螺旋槳戰機是對著機身吹。
關於螺旋槳的推力問題你的認知有誤,螺旋槳在現在仍然用於大中型戰機,所以你認為的螺旋槳推力小完全是錯誤的。
螺旋槳的推力第一個決定於螺旋槳轉速,第二個決定於螺旋槳跟空氣接觸面積,但是二者還要相互匹配否則會造成動力下降,長葉螺旋槳或者多葉(五葉或者以上)螺旋槳使用於低速飛機,二葉或者三葉螺旋槳常用於要求速度的飛機。
因為五葉螺旋槳或者長葉(直升機)雖然與空氣接觸面積大了,但是使用長葉螺旋槳轉速就要慢,而使用多葉則是螺旋槳重量增加要增加功耗,所以此類飛機通常飛的慢(同功率同質量)。
你看見以前的戰鬥機用的小螺旋槳它轉速高所以推力也大,再者由於螺旋槳向機翼方向吹有助於提升升力,最後一點就是螺旋槳向後吹起能夠給飛機前進的動力。
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由伯努利定理可知,在流體系統中流體的流速越快則壓力越小,而飛機正是利用了這個原理來為飛行提供升力。我們沿垂直方向將飛機機翼剖開會看到下圖所示的截面圖。
如圖所示,當前方的空氣吹過機翼表面時被切割成上下兩部分,雖然空氣都是從機翼的前端流向後端,但是由於機翼上表面是弧形結構,這就造成空氣從上表面流過時走過的實際路程要長一些,由此可知機翼上表面的空氣流速要大於下表面,由伯努利定理可知,機翼上表面由於空氣流速快會形成低壓區,從而使機翼上下面受到的空氣壓力不同,而飛機機翼的升力正是來自於這種壓力差。
總結綜上所述,在理解“二戰時戰機頭上那麼小的螺旋槳怎麼能讓飛機飛的呢?也沒看到飛機後邊有噴氣式的口?”這個問題時,我們需要了解飛機升力的來源,通過分析飛機機翼結構與理解伯努利定理可知,飛機的升力來自於機翼上下面的壓力差,因此螺旋槳式飛機是依靠飛機螺旋槳拉動飛機前進,從而使飛機機翼表面產生壓力差,進而使飛機獲得向上的升力,隨著飛機速度逐漸增加,當升力大於飛機自身的重力時飛機就飛起來了。