螺旋桨飞机包括两种主要的动力模式飞机螺旋桨:
第一飞机螺旋桨,活塞发动机+螺旋桨,这就是二战时期最为主流的飞行器动力方式,世界上飞的最快的活塞式飞机应该要数美国二战期间研发的P-51战斗机。凭借大马力活塞发动机和层流机翼两大关键性技术,让其最大水平飞行速度达到708km/h,极限俯冲速度超过800km/h。
其他的一些二战期间主流的活塞动力战斗机,一般在600-700km/h之间飞机螺旋桨。
2、涡桨发动机+螺旋桨飞机螺旋桨。这种动力方式主要在现代化的运输机或者轰炸机上使用。涡桨发动机虽然名称中有一个汉字“桨”,其实其本质也是喷气式发动机,只不过不再是喷射高速高压气流来得到推力,而是转换成了旋转驱动力,带动螺旋桨来旋转。相比于活塞式发动机而言,涡桨动力动力更强劲,且天生具备涡轮增压效果,可以在万米高空飞行。这种产品最典型的代表作就是苏联/图波列夫设计局研发的图-95轰炸机,到今天仍然服役,其最大飞行速度超过850km/h。
螺旋桨动力飞机之所以不能超越音速,主要的问题还是出在螺旋桨本身飞机螺旋桨。我们知道同一转速下,由于半径的不同,桨叶桨尖的线速度就比较高了,一旦出现超越音速的时候(其实接近音速的时候)就会发生桨尖激波现象,这就会瞬间让螺旋桨效率下降,推力也急速下降,导致飞机推力下降,从而无法再进行加速飞行了。
这就是这种动力方式的天然型缺陷,如果要超音速飞行,还是要放弃螺旋桨的。
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战斗机桨叶并不一定是两片,也有三、四、五甚至更多片。
螺旋桨桨叶的数量,与发动机能够输出的总功率有一定关系。在最初,当发动机功率有限时,两片桨叶已经足够了。
螺旋桨包括了中央桨毂和辐射形桨叶的装置,每一桨叶都组成螺旋面的一部分。当它在水中或空气中旋转时,就产生拉(推)力,使船或飞机作前进运动。螺旋桨的拉(推)力与它作用的水或空气的质量和加速度的乘积成正比。要取得最有效的推进,质量应大而加速度应小。
因此,如果发动机功率进一步增大,可以加大螺旋桨桨叶长度,但是因为长度、强度、翼尖速度的限制,不可能无限加大。特别是翼尖速度达到接近超音速时,会发生强烈震动,进一步增大长度令翼尖速度增大,导致更为震动而出现危险。
这时候就可以增加叶片,例如三片螺旋桨。
再后来数量不断上升,例如五叶甚至更多的设计。
这一关系有这样的运算方法:
功率(W)、直径(D)、螺矩(P)、转/分(N)
功率(W)=(D÷10)4×(P÷10)×(N÷1000)3×0.45
速度(SP)km/h=(P÷10)×(N÷1000)×15.24
静止推力(Th)g=(D÷10)3×(P÷10)×(N÷1000)2×22
还有一个特殊的螺旋桨设计,即同轴反转螺旋桨(英语:Contra-rotating Propellers),是涡轮螺旋桨引擎所特有的一类螺旋桨。其与普通的螺旋桨最大的不同在于其单个发动机上有两组并列转动的螺旋桨,这两组螺旋桨转动的角速度方向相反,因此被称为同轴反转螺旋桨。这一方法可以容纳更多的螺旋桨桨叶,而不至于过于密集而无法正常运转。
同轴反转螺旋桨的两组螺旋桨通常连接的同一台发动机,并利用一组行星齿轮来实现反向旋转。同轴反转螺旋桨不是反向旋转螺旋桨,后者指的是飞机两侧两个不同的发动机,其螺旋桨转动方向相反。
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