【簡(jiǎn)介:】這個(gè)問(wèn)題涉及到飛機(jī)總體氣動(dòng)性能和渦槳/活塞動(dòng)力兩個(gè)方面的專業(yè)背景知識(shí),老鷹航空為了回到好這個(gè)問(wèn)題,就從下面三個(gè)方面來(lái)解釋一下吧:
1、飛機(jī)的升力產(chǎn)生機(jī)理;
飛機(jī)的升力本質(zhì)上
這個(gè)問(wèn)題涉及到飛機(jī)總體氣動(dòng)性能和渦槳/活塞動(dòng)力兩個(gè)方面的專業(yè)背景知識(shí),老鷹航空為了回到好這個(gè)問(wèn)題,就從下面三個(gè)方面來(lái)解釋一下吧:
1、飛機(jī)的升力產(chǎn)生機(jī)理;
飛機(jī)的升力本質(zhì)上并不是來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力,而是由飛機(jī)機(jī)翼上下表面的壓力差所產(chǎn)生的,這就是伯努利原理在起作用。飛機(jī)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(duì)于空氣的速度),S是機(jī)翼面積,CL是機(jī)翼升力系數(shù)。因此,要想讓流經(jīng)飛機(jī)機(jī)翼產(chǎn)生的升力超過(guò)重力,除了加大飛機(jī)機(jī)翼面積和提高機(jī)翼空氣動(dòng)力學(xué)性能之外,提高飛機(jī)的速度就是非常關(guān)鍵的。而發(fā)動(dòng)機(jī),無(wú)論是噴氣式還是活塞式+螺旋槳這樣的布局,其本質(zhì)都是不斷推動(dòng)飛機(jī)向前加速,從而產(chǎn)生足夠的速度,這樣才可以保障飛機(jī)機(jī)翼產(chǎn)生足夠的升力,使飛機(jī)離開(kāi)重力束縛飛向天空。
2、飛機(jī)的推力需求量;
在航空工程界一般會(huì)使用一個(gè)專業(yè)參數(shù)來(lái)核算推力的需求,這就是所謂的“升阻比”,通俗的說(shuō)就是升力和阻力的比值,對(duì)于二戰(zhàn)時(shí)期大多數(shù)飛機(jī)而言,一般在8倍左右,以B-29這樣的四發(fā)轟炸機(jī)為例,其最大起飛重量在60噸左右,那么起飛升力應(yīng)該是在60噸,那么飛行阻力實(shí)際上只有7.5噸;再加上由四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)均攤,也就是說(shuō)每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)推向天空了。
3、渦槳/活塞發(fā)動(dòng)機(jī)+螺旋槳推力輸出量;
二戰(zhàn)時(shí)期飛機(jī)使用的動(dòng)力裝置基本上都是大功率活塞發(fā)動(dòng)機(jī)+螺旋槳形式,極少數(shù)是早期的噴氣式動(dòng)力裝置。但凡是采用螺旋槳形式的動(dòng)力系統(tǒng),發(fā)動(dòng)機(jī)只是負(fù)責(zé)輸出足夠旋轉(zhuǎn)力矩以便于讓螺旋槳進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn),真正產(chǎn)生推力的其實(shí)還是螺旋槳。而螺旋槳產(chǎn)生推力的機(jī)理,本質(zhì)上和機(jī)翼是一樣的。影響螺旋槳產(chǎn)生推力大小的因素主要有:槳葉翼型、幾何形狀、槳葉扭轉(zhuǎn)角、槳葉數(shù)量等。以上面提高的B29轟炸機(jī)為例,每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)需要輸出1.875噸的推力,其螺旋槳采用的是四葉全金屬大直徑槳葉,平均到一個(gè)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(dòng)力學(xué)的魅力所在。
所以,通過(guò)上面三個(gè)方面的解釋就可以看出,相比于升力要求,螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力配置模式其實(shí)需要承擔(dān)的推力要求并不是很高。
——問(wèn)題就回答到這里了——
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歷史小挖客說(shuō):螺旋槳可能是當(dāng)時(shí)飛機(jī)上技術(shù)含量最高的一個(gè)部件。前面有答主答得很好,稍做一點(diǎn)補(bǔ)充和延伸。
飛機(jī)的升阻比飛機(jī)能在天上飛,靠的是機(jī)翼產(chǎn)升的升力。螺旋槳產(chǎn)生的推力。推力只是讓飛機(jī)加速到一定的速度,并不直接產(chǎn)生升力。在一定速度下,機(jī)翼會(huì)產(chǎn)生足夠的升力。一戰(zhàn)時(shí)期飛機(jī)特別是戰(zhàn)斗機(jī),要爬升得比對(duì)手更快,就要靠更大的機(jī)翼面積,大王牌里希特霍芬的座機(jī)??耸剑瑸榇瞬捎昧朔浅:币?jiàn)的三層機(jī)翼,如下圖。
如果飛機(jī)是保持高度勻速飛行,這時(shí)候飛機(jī)的推力等于阻力,升力等于重力,升力和阻力之比就稱為升阻比。但升阻比不是個(gè)恒定不變的值,因?yàn)轱w機(jī)速度范圍很大,同一架飛機(jī),只要是高度不變,這時(shí)候可以認(rèn)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(shuō)一架飛機(jī)的升阻比,是指它的最大升阻比。
通俗的說(shuō),一架8噸重的飛機(jī)升阻比為8,那么它在保持穩(wěn)定飛行所需要最小推力是1噸。如果要爬升、加速,這個(gè)推力就不夠了。
題外話,升阻比還可以倒過(guò)來(lái)說(shuō)。由于在穩(wěn)定勻速飛行時(shí),升力往往等于重量,推力常常等于阻力,因此我們把“升阻比”前后顛倒一下,就成了好多軍迷津津樂(lè)道的“推重比”啦,現(xiàn)在一般100噸的客機(jī),有20噸推力,推重比大約0.2。
以F-15戰(zhàn)斗機(jī)為代表,推重比超過(guò)了1,因此可以實(shí)現(xiàn)不依賴機(jī)翼的垂直爬升,也被稱為“垂直動(dòng)力爬升”,意思是這時(shí)候機(jī)翼幾乎沒(méi)啥用,推力夠了板磚都能上天!
螺旋槳的特點(diǎn)突然發(fā)現(xiàn)這些東西好枯燥,看到這里的都是飛機(jī)的鐵粉啊