航空科普|同樣在天上飛,是什麼限制了直升機的飛行速度?

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波音747的巡航速度約1000km/h,而直升機普遍的巡航速度在200km/h到300km/h之間,都是天上飛的,是什麼限制了直升機的飛行速度?

外形差距

直升機提供升力的獨特形式決定了直升機的氣動外形不能像固定翼飛機一樣設計得那麼流暢,直升機的飛行阻力比固定翼大。

功率耗散

直升機的發動機動力被分配給了主旋翼和尾旋翼系統,傳動過程中造成了功率耗散,效率降低。

聲障

先來看看聲障的歷史吧

聲障一詞最早出現於20世紀40年代初期。第二次世界大戰中,戰鬥機的設計已經相當成熟,雖然還沿用直機翼,但暴露在機外的零件已經很少,飛機外形十分“乾淨”。當時單臺發動機的動力已超過一千馬力(1馬力=735.499瓦),飛機的平飛速度已達聲速的一半;俯衝時,可以超過聲速的0.7倍。正是在後一情況下發現飛機有自發栽頭和尾翼強烈抖振現象,使整個飛機有破碎的危險。後來發現,自發栽頭是由於翼面附近出現相當大的超聲速區,翼面上吸力區(氣壓低於大氣壓的區域,也稱負壓區)大大地向後擴展,壓力中心顯著後移,從而產生很大的低頭力矩造成的。翼面上的局部超聲速區是以激波為後界的,而激波又引起翼面上的邊界層分離;分離流很不穩定,打到尾翼處就會引起尾翼抖振。同時這還使飛機的阻力隨馬赫敷的微小上升而急劇增大,因而人們認為聲速是飛行速度進一步提高的不可逾越的障礙。

聲障通俗來講是當飛機接近聲速的時候,飛行就像“撞”到一堵牆一樣。肯定有人會想:這不是固定翼飛機嗎?這裡談的是直升機呀!是的,直升機的速度目前還無法達到這麼快,但是直升機的槳葉可以,直升機的槳葉外側的槳尖達到聲速時,就無法產生更多的力。也就是說,直升機的槳葉確實在旋轉,但是做了很多“無用功”,所以直升機的飛行速度就上不去咯。

航空科普|同樣在天上飛,是什麼限制了直升機的飛行速度?

*直升機相對於固定翼飛機來說,更靈活,低空優勢更明顯,也能適應更惡劣的天氣條件。執行特種任務,還是得靠直升機呀!


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