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某人對航空發動機的誤解之五
2007/01/20 02:31:25瀏覽1595|回應0|推薦3

原文請參考這裡:https://city.udn.com/v1/city/forum/trackback.jsp?no=3011&aid=2042274

前面四篇是回在他的討論區,既然表示沒有繼續在泥沼裡打滾的意思,該說的還是需要提出來,不然將錯誤的資訊傳遞出來,會讓真的想要了解的人有了錯誤的概念。

P-51D 野馬戰斗機的螺旋槳有四片葉子,螺旋槳的直徑是 11 英尺 2 英寸,等於 3.4036 米。

簡單的算術告訴我們 P-51D 的螺旋槳的尖端到達音述的轉速是每秒 32 轉,或每分鐘 1908 轉。不管野馬戰鬥機的發動機馬力有多大,這個轉 速 是絕對不可逾越的。

P-51D 的發動機是勞斯萊斯十二個氣缸的 Merlin V-1650-7 ,功率是 1,695 HP.

P-51D 的最高速度是每小時 437 英哩( 704 公里)。

上面這一段話的問題在於幾點:

1. 活塞發動機的出力隨高度會有很大的變化,因此,在指出輸出的時候必須說明這個數字是在哪一種情況,譬如說海平面起飛或者是緊急最大出力下。D型因為沒有噴水注射的裝置(P-51系列在二戰時期參戰的都沒有這個裝置,原因我有寫再MDC論壇的二戰區),假如和其他發動機比較的時候沒有注意,就會發生問題。

2.飛機的各項性能也是會隨外界環境而變化,像是爬升率或是最高速度,同樣的,不指出是何種情況下的最大空速也可能會發生比較時出現橘子和蘋果相比的結論。

P-51H 的發動機是勞斯萊斯十二個氣缸的 Merlin V-1650-9 ,功率是 2,218HP ,比 P-51D 發動機的功率高出 523 匹馬力。這個發動機用了新的增壓器。

P-51H 主要的改變是機身稍微長一點,並且把垂直尾翼增高大大增加了水平方向( yaw )的穩定性。所以 P-51H 的重量應該略微增加,但是最重要的是螺旋漿沒有任何改變,所以轉速的限制是相同的。

P-51H 的最高速度是每小時 487 英哩( 784 公里),整整比 P-51D 高出每小時五十英哩,或每小時 80 公里,速度增加的量是非常顯著的( significant )。

這段話包含的問題有:

1.H型式D型的輕量版,光是機身空重就少了300公斤,推斷H型比較重而不是實際上去查資料,這在分析上是一個很大的錯誤。

2.二戰初期開始的金屬螺旋槳,不是定速就是可調螺距,也就是說,螺旋槳和發動機主軸轉速間的關係不只是減速齒輪比那麼單純, 在對這些實際情況都不了解下認為轉速限制是相同的,即使結論是對的,推論的過程有很明顯的問題。

好了,我們都知道螺旋槳飛機要增加速度唯一的方法就是增加螺旋漿的轉速,不可能有第二種選擇。因此我們可以得到下面的結論:

1.P-51D 螺旋漿的最高轉速 < P-51H 螺旋漿的最高轉速 < 1908 轉 / 分 。

2.P-51D 的 1,695 匹馬力的 Merlin V-1650-7 發動機即使用盡吃奶的力氣也無法增加螺旋漿的轉速到 P-51H 螺旋漿的最高轉速。

這段話的問題在於,增加轉速不是唯一增加螺旋槳飛機速度的方式,不然調整螺距的理由何在?

此外,寫這段話的人完全忽略發動機主軸和螺旋槳之間的減速齒輪機構,單純的認為發動機本身無法提升主軸轉速就是最大的誤解之一。

3.P-51H 螺旋漿的最高轉速是安全的。

4. P-51D 的速度不能提高不是因為它的螺旋槳受到葉片不能超過音速的限制,而是因為它的發動機馬力不足。

因為前面分析的過程的錯誤就不少,然後對高速空氣動力學不了解,也不知道葉片實際上就是一種翼剖面,和空氣之間的作用就和機翼類似,將1930年代的研究成果當作不存在或者是以愛面子來解釋,這完全不是真正要研究或者是學習的人該有的心態。

歡迎各位指出我所提到的說法的問題和錯誤。謝謝。

( 知識學習科學百科 )
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引用
引用網址:https://classic-blog.udn.com/article/trackback.jsp?uid=wcobrachen&aid=668579