字體:小 中 大 | |
|
|
2007/01/20 01:59:28瀏覽1866|回應0|推薦1 | |
你所提到的問題牽涉到活塞發動機的發展,替代推力的研究,二戰時期的運用,增壓器,螺旋槳設計和效率的考慮,高速空氣動力學的發展和影響等等。我不見得都能夠給你滿意的答案,最好的方式還是去看專門一點的資料。中文的印象中只有古老的徐氏基金會出版的飛機設計的相關書籍有一些。
先說螺旋槳的設計和效率好了。首先,Tu-95是同軸反轉螺旋槳,這個設計等於是在一個發動機上面套上兩個螺旋槳,如果還加上渦輪螺旋槳本身的一點推力,因此他的效率是來自兩個螺旋槳的關係。
螺旋槳與活塞發動機主軸之間是透過減速齒輪來驅動,將動力傳遞到螺旋槳,然後以反作用力的型態提供飛機前進的力量。在這個轉換過程當中,能夠更有效的轉換發動機的輸出是一個關鍵。 當發動機的出力愈來愈大的時候,表示轉速愈來愈快,而螺旋槳的轉速也會愈快,螺旋槳其實就像是一個機翼般的氣動力面,也需要考慮到與氣流間的交互作用,包括震波和剝離的問題,這個後面再解釋,因為這是高速空氣動力考慮的地方。 但是,轉速愈高,輸出也愈大,直到螺旋槳的效率達到頂點為止,所以,設計者不會希望利用減速齒輪將螺旋槳轉速維持在較低的範圍,因為這等於是浪費發動機產生的能量。那麼,為了有效的吸收較大的馬力,並且轉換到飛機的飛行速度上,螺旋槳第一個設計上的改變就是利用金屬和薄翼剖面設計來增加高速時的效率。 接下來,設計者有兩個選擇,而你注意一下二戰的飛機,尤其是戰鬥機的螺旋槳,你歸納一下可能也會發現,這兩個選擇分別是加大直徑或者是增加葉片數量。譬如噴火早期是兩葉木質螺旋槳,後來是三葉,然後是四葉,F4U的起落架因為要配合較大直徑的螺旋槳而作成逆海鷗型,這些都是變化之一。 這兩個選擇都有極限。增加直徑比較容易了解,因為直徑高了,尖端速率會變慢,因此能夠轉的更快而不會比小直徑更快達到上限,但是這就會增加飛機的高度以便留下足夠的安全空間,同時結構的強度也需要考慮。飛機高度增加就會增加起落架設計的問題。 增加葉片數量就是將輸出的部分分散到較多的葉片上,所以出力增加但是轉速不用增加。可是,葉片不能無限制增加,過於靠近的葉片之間會互相干擾,反而降低效率,因此葉片數量也是有極限,而這個極限也和葉片的直徑有關係。 所以設計上需要同時考慮兩者,在40年代複雜翼剖面和加工技術都不如現在的時候,加上飛行速度800公里/時的科學障壁,這就變成一個很難跨過去的問題。 二戰末期一個解決方案開始出現,那就是同軸反轉螺旋槳,你可以把這個設計看作是增加葉片的一個變形,只是分配到兩個螺旋槳上面,英國有不少二戰後還在服役的戰鬥機都有採用這個設計,俄國是讓他發揚光大的最佳例子。 從上面的描述,同軸反轉也是以增加葉片的方式來吸收發動機的輸出並且轉換成推力,這是一個好的設計,但是,在機械上的困難度相當的高,維修也很困難。那俄國為什麼要用? 也是效率。俄國在噴射發動機的發展起步早,但是成果被二戰打亂,因此在效率的發展上落後英美兩國,這就影響到他們的轟炸機的航程,即使通過北極,不經過空中加油,俄國早期的轟炸機在來回任務上甚至難以達到芝加哥以南的目標,因此圖波列夫在銜命發發展新轟炸機的時候又回頭去用螺旋槳,反而早就一個奇蹟。 這個部分就解釋到這裡,有問題我們再討論。 原文在此:軍事小常識:戰鬥機從螺旋槳進入噴氣式 |
|
( 知識學習|科學百科 ) |