为啥运输机还在装二战的螺旋桨不用喷气发动机?

推荐  (4) |
收藏 |
29人关注关注
18个答案
102 0

pin008摄影光学航空兵器杂项自由撰稿人

2015-09-08 15:03

很多运输机都是用喷气发动机,例如运-20、C-17等等,但更多选择螺旋桨推进,喷气发动机无法取代螺旋桨发动机,二者各有适用的范围。解释这个问题可繁可简。简单的说,两个字——效率。

螺旋桨发动机不适用于高速飞机。这里原因很多,最主要的问题是:螺旋桨必须提升转速才能提升推进速度,然而当桨叶叶尖达到音速以后,会产生音障,阻力迅速增加,推进效率迅速下降。因此M0.8(0.8倍音速)是个坎,超过M0.8,螺旋桨飞机要付出若干倍的功率才能得到有限的提速。实际上,螺旋桨飞机可能采用涡轮螺旋桨和桨扇发动机,并不是二战技术,核心和涡轮喷气、涡轮风扇发动机是类似的。

(以上三种涡轮发动机,第三种是涡轮螺旋桨发动机)


喷气发动机(这里不谈火箭发动机以外),无论是涡轮喷气、涡轮风扇、还是冲压、脉冲发动机,不管是涡轮轴流式还是离心式,最终都是通过压缩、燃烧、喷射空气产生加速度的,工作介质(空气)速度高,在0.8倍音速或更快速度巡航时,进气效率和推进效率都明显优于螺旋桨发动机。但在M0.8以下飞行时,进气效率低,相对而言,推进效率小于螺旋桨发动机。

对于运输机来说,飞行速度往往不是优先追求的目标,M0.6的巡航速度和M0.8的巡航速度到达同一距离的时间差别并不大,但成本方面差别不小。某些运输机考虑空投跳伞、野战起降需要,不宜采取高速气动设计。

一般来说,战术运输机、中小型运输机、中短程运输机,大量采用螺旋桨,大多选择涡轮螺旋桨发动机。战略运输机、战略战术运输机、大中型运输机、远程运输机则采用喷气发动机。超轻型、轻型飞机依然在使用活塞螺旋桨发动机,也是设计优化的结果。

22 0

傅里叶变黄油猫软件工程师,应用数学专业

2015-09-08 19:46

简单来说就是,那个不是二战的【活塞螺旋桨】发动机,而是【涡轮螺旋桨】发动机,简称涡桨发动机。

二战的【活塞螺旋桨】发动机可以想象是一个汽车的发动机带一个螺旋桨,效率低。

现代的【涡轮螺旋桨】发动机其实是【涡轮风扇】发动机去掉外涵道,看起来区别很大,但原理和结构都相似。涡轮风扇发动机简称涡扇发动机,就是你所说的常见喷气式飞机的发动机。

而所谓喷气式发动机其实有多种,二战时德国就发明了【涡轮】发动机,现代飞机和低速导弹一般用【涡轮风扇】发动机,高速导弹用的【冲压】发动机,运输火箭、弹道导弹用的【火箭】发动机,原理区别比较大。

14 5

螺旋桨给人什么感觉?落后啊,这玩意从飞机发明伊始就开始用了,怎么还在用呢?首先,题主看到的螺旋桨运输机用的可能不是过去的活塞式发动机+螺旋桨,而是涡轮螺旋桨发动机了。

这两者的驱动原理大致上雷同,都是以螺旋桨旋转时所产生的力量来作为飞机前进的推进力。但涡桨发动机与活塞式螺桨机主要的差异点在于驱动螺旋桨中心轴的动力来源不同,另外还有就是涡桨发动机的螺旋桨通常是以恒定的速率运转,而活塞动力的螺旋桨则会依照发动机的转速不同而有转速高低的变化。

回到题主说的喷气发动机,喷气发动机大致分为两种——涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机。事实上,涡桨发动机是从涡轮风扇发动机演变来的。涡桨发动机是把涡扇发动机风扇的外涵壳体拆掉,用螺旋桨代替了风扇,这么做的目的就是为了提高效率。到底怎么提高效率的呢?这个说起来可能要说很多很多,简单说限制涡扇发动机效率的一个很大因素就是涵道比,这又得解释下涵道比,涵道比就是涡扇发动机外进气道与进气道空气流量的比值,这个比值越大则发动机大部分动力来自由风扇加速的外进气道空气,这种发动机在次音速下能效高;这个比值越小,发动机大部分动力来自驱动核心机的内进气道尾气,这种发动机可以用于超音速飞行。

放张图吧。。。

这是涡扇发动机原理图,涡桨发动机可以看作是把前方的扇叶放大的结果。

涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨后的空气流就相当于涡轮风扇发动机的外涵道,由于螺旋桨的直径比发动机大很多,气流量也远大于内涵道,因此这种发动机实际上相当于一台超大涵道比的涡轮风扇发动机。

由于涡桨发动机具有更大的涵道比,涡桨发动机在低速下效率要高于涡轮风扇发动机,但是这种发动机受限于桨片的原因,不能承受过快的速度,一般不超过900KM/H。

好了,说到这,不是所有螺旋桨都是低端货~~适用范围不同,作为运输机这类对低速稳定性有严格要求的飞机来说,涡桨发动机是个非常好的选择哟。

P.S.现在有的民航客机也在使用涡桨发动机,看上去就不让人放心是不是,其实除了乘坐舒适感差点外,安全性还是不错的。~~~~~~

3 0
支持者: 保安全 粗人 srrsh01

二战时候只有活塞式发动机,而活塞式发动机由于工作原理决定了它必须使用螺旋桨。但是这并不代表螺旋桨是落后的方式,恰恰相反,现在的大型运输机使用的发动机都是非常先进的。活塞式发动机受困于发动机模型的限制,只有20%出头的热效率,现在除了小型飞机之外,基本都不再使用了。大型运输机使用的是涡轮螺旋桨发动机,本身是涡轮发动机的原理,热效率比活塞发动机不知道高到哪去了。涡桨发动机的原理上面不少人都说了,实际上涡桨发动机从原理上相当于一个拥有巨大外涵道的涡扇发动机(螺旋桨后的气流就相当于外涵道)。大涵道比带来的最大优点就是经济性,涡桨发动机在低速(0.8M以下)拥有超越涡扇发动机的经济性。不过由于螺旋桨的特点,转速不能过快,否则螺旋桨叶片的叶尖线速度会超过音速,产生激波从而带来大量的阻力。所以涡桨发动机更适合追求经济性,而对速度要求不高的飞机使用。

1 0

Kevin L航空动力工程师

2015-09-09 09:28
支持者: 粗人

上面说的很多很好。总而言之,就是相比总的飞行效率,涡浆的效率其他形式更高。同样用1吨油,涡浆可以拉更多的货,飞更远的距离,虽然速度慢点。

1 1
支持者: srrsh01

表面都是螺旋桨,现在的可是涡扇。

0 0

那叫涡桨发动机, 就是把涡扇的外涵道去掉,把风扇的尺寸放大,效率更高,但是飞不快.

0 0

坐过几次螺旋桨发动机的民航。感觉起飞滑跑距离非常短,跑道比较简陋。对,就是在海岛上起飞的。

0 0

1. 螺旋桨并不见得落后,主要是根据使用条件的需求来选择类型。楼上已经说得很清楚了,根据使用环境,得出最经济巡航速度,再确定种类;

2. 即使是螺旋桨,现在的飞机上采用的发动机也是涡桨发动机;

0 0

一个简单易懂的科普级的解释就是螺旋桨式发动机相比其他发动机能将燃油燃烧的化学能最大限度的转化为动力,最小限度的让能量以高温尾气的形式损耗掉,从而达到最经济的运输效果

0 0

咀抱诳膜砼头七土木工程专业学渣

2015-09-08 22:40

补充一点,涡轮发动机有一个涵道比的概念,是发动机内外气道的空气流量比。而涡轮螺旋桨发动机由于外气道属于开放式,可以看作涵道比接近无穷大。大涵道比意味着发动机末端气体的流速较低,从而带来更高的效率与更低的噪音。而常见的喷气式客机采用的涡扇发动机(部分军用运输机也采用)也考虑了增加涵道比这一技术指标,但是比起涡桨还是有一定差距的,优势则在于更高的巡航速度。

1 1
支持者: lizhidx

排一的答案不错,不过想改两个字:

“喷气发动机无法取代螺旋桨发动机,二者各有适用的范围。解释这个问题可繁可简。简单的说,两个字——效率。”

最后两字改为:成本

1 1
支持者: 米通

涡桨发动机也是喷气式发动机啊。

0 0

那个是涡桨吧, 本质上还是喷气机, 只不过轴上接了一个螺旋桨

0 0


我知道你在说这个

eva里面 nerv的运输机,然后,原型貌似是这个:



0 0

现在的军用螺旋桨发动机并不是二战的活塞式发动机,而是涡轮螺旋桨发动机,基本原理和涡扇发动机类似,只是最终推动飞机飞行的部件是螺旋桨而已。涡扇运输机和涡桨运输机特点不同,用途也有区别。作为像美国这样的大国,急需的是洲际的战略投送能力,这就要求运输机载重量大,航程远,速度快,这恰恰是涡扇运输机的优势。而到达目的地的枢纽机场后,就是战术投送的范畴了,各个最终目的地机场环境各异,基本没有很好的起降条件,有些地方甚至是临时跑道,这就要求运输机易维护、起降距离短、因为是支线运输,距离不会太长,所以对速度上的要求不会那么苛刻,这一切就恰恰符合涡桨运输机的特点。
就拿美国来说,本土起飞的目前基本为c17这样级别的50吨级载重的战略运输机,作为重要装备和人员的大量投送,到达伊拉克或阿富汗后,由c130这样20吨级载重的运输机将货物运至最终目的地。c130这样的涡桨发动机,基本属于耐操性质的,寿命长,高可靠,低维护,价格也便宜,可以大量部署,而大运,则对场地和维护的要求高的多,价格昂贵,他们之间的关系,可以想象成高铁和大巴的关系。所以这两种运输机的存在是互补的,并没有先进和落后之说。

0 0

因为运输机用不着像战斗机那么快。

0 0

图95,使用涡桨发动机,飞的最快的带有螺旋桨的飞机

查看更多

添加回答

登录 后回答问题,你也可以用以下帐号直接登录

相关问答

关于我们 加入果壳 媒体报道 帮助中心 果壳活动 免责声明 联系我们 移动版 移动应用

©2017果壳网    京ICP证100430号    京网文[2015] 0609-239号    新出发京零字东150005号     京公网安备11010502007133号

违法和不良信息举报邮箱:jubao@guokr.com    举报电话:13691127034