03.02 为什么运输机还在装二战的螺旋桨不用喷气发动机?

幸福的方向


目前的中型战术运输机普遍采用涡桨发动机,如C-130和我国的运-9,这主要是因为螺旋桨滑留能够提高机翼升力,实现较好的短距起降能力,而这个能力对战术运输机来说极为重要。

在现代大型战略运输机的设计上,涡扇动力已经成为主流,主流代表机型有安-124、C-5、运-20、C-17等。这些运输机通过采用大涵道比涡扇发动机,在航程和航速上取得了较好的性能。

但也有一种大型战略运输机反其道而行之,采用了螺旋桨设计,这就是欧洲联合研制的A400M“灰熊”。该机安装4台TP400-D6涡桨发动机,单台最大功率11060马力,驱动直径5.33米的八叶FH386复合材料螺旋桨。

作为唯一一种涡桨动力的战略运输机(请注意与A400M级别相同的安-70采用的是桨扇发动机,与涡桨有本质区别),A400M在设计时进行了深思熟虑。

首先与涡扇相比,涡桨发动机具有很低的红外特征,缩短了被红外传感器发现的距离,这点能够提高A400M的战场生存能力。

其次,A400M对螺旋桨的外形和旋转方向都进行了精心设计,获得了意想不到的气动好处。4副螺旋桨的旋转方向两两相反(1号和3号发动机的螺旋桨顺时针旋转,2号和4号逆时针旋转),这种布置被称为“发动机之间向下”(DBE),不仅能显著降低飞机的重量,还具有其他意想不到的优点。

在西方传统的4发螺旋桨飞机上,从机翼后方看时,螺旋桨都以顺时针方向旋转,这会产生一定的螺旋桨扭矩效应,需要加大尾翼纠正。而在A400M上,当四台发动机都正常工作时,DBE设计抵消了螺旋桨的扭矩效应,保持了飞机的对称性。当一台机翼外侧的发动机发生故障时,DBE也能改善飞机在不对称状态下的操纵性。结果就是,A400M的垂尾面积比传统的4发螺旋桨飞机小了17%,平尾面积也小了8%。

由于发动机功率大,八叶螺旋桨产生的滑流能使机翼产生更大升力,所以A400M只需使用简单的前缘缝翼设计。所有这一切不仅降低了飞机的重量和耗油率,还降低了操作成本。此外,DBE设计还降低了振动,使A400M机身内的环境噪声只比客机高一点。


新防务观察


航空专业的同学来回答一下这个问题。

确实,现在很多的运输机上都可以看到大大的螺旋桨,有些人就会奇怪,不是早就发明出来更先进的喷气发动机了么?怎么还在用螺旋桨发动机?

这里我就来科普一下:此螺旋桨发动机非彼螺旋桨发动机也。

发动机分类首先看的是动力产生来源。

我一定要说明的是,喷气发动机(Jet Engine)本来就是一个非常不严谨的说法,早就已经被“涡轮发动机”(Turbine Engine)这个概念给取代了——任何航空发动机专业的人现在几乎都不会用喷气发动机这个词。

简单来说,“涡轮发动机”是相对“活塞发动机”而言的,“涡轮”和“活塞”是指的发动机产生动力的来源。活塞发动机就是靠气缸的反复运动来产生动力,而涡轮发动机则是通过高温、高压燃气对涡轮做功而产生动力。下面第一张图就是活塞发动机,第二张图是涡轮发动机的原理(这张动图还画错了,涡轮转动方向画反了)。

而两种发动机最大的区别包括了两个方向:1,涡轮发动机的振动更小(活塞要上下运动,难免会产生很大的振动)。2,涡轮发动机能够在更小的体积内产生更大的能量。

其实只要简单看一下,上面这张图是An-70运输机,这架运输机上用的发动机是桨扇发动机(D-27桨扇发动机),每一台发动机大概就是一人大小(2,065 mmx 880mm x 1,210mm),但是可以产生13000马力的功率,这个功率大小可能很多人不太明白代表了什么,但是我们看一下下面这台火车机车头,这个机车头是SD90MAC型柴油机车,可以拉动几万吨的货物,但是功率也不过才6000马力。所以,小小的涡扇发动机可以顶得上两台巨大的火车头。

所以活塞发动机和涡轮发动机代表了两种结构、作用、效率完全不同的发动机,这也是为什么我们区分不同的发动机首先需要区分动力来源的原因。

而现代的运输机,用的都是涡轮螺旋桨发动机——简称就是涡桨发动机,跟二战时候的活塞螺旋桨飞机是两回事。

虽然在二战的飞机上和现代的运输机上都可以看到巨大的螺旋桨,但这只是表象而已,剖开这两种发动机就会发现,一个是用活塞发动机驱动的,一个是用涡轮驱动的。无论是结构,还是在做功的能力上,都不可以同日而语。下面这两张图就分别是活塞螺旋桨和涡桨发动机,现代的涡桨发动机动力要远远强于活塞螺旋桨飞机。

而现代的运输机之所以要用螺旋桨来驱动飞机运行,就是因为这种涡桨发动机更省油,能够让运输机飞更远的距离。

当然了,涡桨发动机有一个巨大的缺点,就是这么大的螺旋桨顶在飞机前面飞不快,但是既然是运输机,那么速度就不是那么决定性的因素,用涡桨发动机自然是扬长避短了。


航小北的日常科普


为什么运输机还在使用二战时候的螺旋桨发动机?

是什么让你产生了现在的运输机还在使用那种落后的,活塞发动机。

你以为现在的发动机用的还是上面的这种吗?早就不是了。

是有一些运输机用的螺旋桨,但是他们用的是涡轮螺旋桨式发动机,说白了这是给喷气式发动机加了一个螺旋桨

如上图喷气式发动机的主轴在经过一系列复杂的减速之后,速度降低,然后用于带动一个螺旋桨。也就是说涡轮螺旋桨式发动机的动力来源同时来自于气流膨胀产生的推力,和螺旋桨转动时带来的拉力

那么涡桨发动机的优点是什么?省油。没了。

这是非常好理解,喷气式发动机,他想要产生推力,先得把空气加热到足够的高温。才能获得足够的动力。如果温度不够高发动机的,功率是非常的糟糕。



而涡轮螺旋桨发动机,它的叶片少几片,动力来源也是热气流,带动了叶片的旋转。然后,主轴旋转的时候,又带动了螺旋桨的旋转。所以涡轮螺旋桨发动机,更省油。(为了让爱分出去的气流温度更高。喷气式发动机会直接把一部分燃油喷出去)


啸鹰评


不仅仅是运输机还在沿用螺旋桨发动机,一般有两台及以上发动机的飞机都会偏向于采用螺旋桨发动机,只有对速度有特殊要求的机型才会极端的使用高性能的喷气式发动机,如俄罗斯的别-200、A-40水上飞机都采用喷气式发动机,而中国的AG600和日本的US-2水上飞机都采用螺旋桨发动机。

这里所说的螺旋桨发动机与二战时期的螺旋桨发动机并不一样,更准确的说是“涡桨发动机”,发动机前面的螺旋桨取代了涡喷发动机的压缩风扇,除了为发动机燃烧室提供压缩气体之外还能提供额外的推力。这种螺旋桨解决了喷气发动机启动困难的问题,因为喷气机只有转子转速达到一定成度才能启动发动机,这就需要大量的热机启动时间。

但是使用涡桨发动机之后就可以先启动风扇螺旋桨带动飞机缓慢的移动,在滑跑过程当中螺旋桨逐渐帮助涡轮转子加速到一定转速,直到涡喷发动机马力全开推动运输机起飞。在喷气机初次突入实战的年二战末期,ME262的发动机启动都是依靠一团炸药产生的高温冲击带动转子旋转,这对发动机本身的伤害是非常大的,

此外出于经济性考虑运输机最好还是使用带有螺旋桨的涡浆发动机,飞机越重需要的马力就越大相应的油耗也就更大,对于战斗机这种小型的飞行器来说,为了追求速度与气动外形的优势采用喷气式发动机的油耗问题可以被接受,而运输机这种不直接参与作战的二线军机实在没有必要使用昂贵的喷气式发动机,

运输机并不需要跑得太快,美国的C-130最大巡航速度也就0.5马赫,全球最大的运输机C-5也才0.77马赫的巡航速度,当然了C-5这种体量巨大的运输机使用了喷气式发动机,这是因为C-5型120吨的载重能力找不到马力合适的涡桨发动机,相比之下仅有18吨运输能力的C-130使用了4台涡桨发动机,这已经到了此类动力性价比的极限,可见运输机选用发动机类型是结合运载重量和速度要求等多种因素的综合考虑结果。


利刃巨透社


前面的已经纠正你了。现在用的不是二战活塞式发动机。

从第二次世界大战结束至今。60年来,航空燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机,开创了喷气时代,居航空动力的主导地位。在技术发展的推动下,涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、桨扇发动机和涡轮轴发动机在不同时期在不同的飞行领域内发挥着各自的作用,使航空器性能跨上一个又一个新的台阶。(以上是抄的)

你说的是涡轮螺旋桨发动机,对应的其他大飞机采用的是涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机。

所以我估计你问的是为什么还要用涡轮螺旋桨的飞机?

因为耗油量和音速墙。也就是飞行时间和速度。

一,耗油量。

涡轮螺旋桨发动机耗油低(特别是和早期涡喷发动机对比),相同功率下,好像最多差距拉到30%-50%。这是个很恐怖的数据了。你可以飞2000公里,我却可以飞3000公里。你在天上飞6个小时,我可以飞8个小时。所以24小时执勤时,你要4架飞机,我只要3架。少一架可是节约好几亿。

不过现在涡轮风扇发动机耗油量也降下来了,差距越来越小。但越是低功率,螺旋桨耗油比越好。

二,音速墙。

螺旋桨发动机是不可能的飞出超音速的。因为螺旋桨一旦进入超音速就会变形。涡喷,涡扇战斗机可以飞出超音速。因为功率大,突破了音速墙。即便如此,一旦超音速飞行,耗油以几何倍速增加。苏27和F15等四代以前的战机,超音速飞机时间以秒和分计算,通常不超过3-5分钟。五代机中的佼佼者F22设计号称可达到30分钟,实际目前只听说过使用10分钟左右的。所以大飞机很难设计成超音速。

这时涡扇发动机最大的优势速度快,就撞在音速墙上。世界上大飞机达到超音速的运输机投入使用的只有英法联合研制的协和号客机,因为石油危机,就卖了几架飞英法之间。

那为什么大飞机还是采用涡扇发动机?还是因为速度快。在飞机接近音速飞行时,螺旋桨的桨尖已经达到音速,这时桨叶开始变形。所以螺旋桨飞机甚至不能飞高亚音速。而涡扇发动机就没这个问题。所以速度一般比螺旋桨飞机快25%。一般是800公里每小时对600公里每小时。

最后对比一下发现

涡轮螺旋桨发动机:耗油低,飞得慢。

涡轮喷气发动机:耗油特高,飞得快。(淘汰)

涡轮风扇发动机:耗油较高,飞得快。

根据飞机使用的不同要求设计了不同飞机。

大型军用运输机:拼的就是速度,上涡扇。如中国的运20.

小型军用运输机:不要求速度,要求续航性,上涡桨。如运12。

中性军用运输机:日本的要求速度,上涡扇。如日本的C2。

欧洲和中国不要求速度,上涡桨。如运8.9,c160.

谢谢一个网友的回复,A400M用的是桨扇发动机。已经修正。


斗天斗地斗自己


现代航空透平发动机主要分为几种:涡轮喷气发动机,涡轮风扇发动机,涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。

现在民用航空和军用航空固定翼飞机使用最普遍的是涡轮风扇发动机,简称涡扇发动机,何为涡扇发动机?就是以涡喷发动机为基础,在燃气涡轮机的前端,增加直径很大的涡轮风扇,使风扇压缩的流体通过发动机外涵道,大幅度增加涡扇发动机的拉力,也就是提高了发动机效率,降低油耗。因此涡轮风扇在现代航空发动机中起到非常巨大的左右,因此民航客机的发动机直径都非常大,体现了它省油,高航程的优点。

下面我们再来说一说涡桨发动机,前面说到了涡扇发动机中风扇的巨大作用。风扇的持续增大受到现实条件的制约,另辟蹊径,将风扇改为直径更大的螺旋桨,取消外涵道,将大气作为外涵道使用,这样,涡桨发动机的效率进一步提升,效率很高,因此在轰炸机,运输机等要求大航程的条件下,涡桨发动机就有很大优势轰炸机和运输机一般只要求大航程,大载重量,不需要高速突防能力,所以涡桨发动机是一个很好的选择


泰坦甜甜


首先不能够说螺旋桨式发动机比喷气式发动机出现的早就说人家是落伍的。只能够说螺旋桨式发动机它的研发起点比喷气式发动机研发起点要低。

两款发动机是有各自的优缺点的。

比如螺旋桨式发动机,他就有着油耗较少,而且技术可靠,性能可靠的优点,比如说在情愫领的时候,当时前苏联一直想研发一款大型的战略轰炸机能够飞越北冰洋直接轰炸美国。但是却在发动机这个问题上遇到了障碍,一般无奈之下,俄罗斯人只能够拿着螺旋桨式发动机安装在图95的身上,这样,俄罗斯人的轰炸机能够飞越北冰洋轰炸美国,航程才堪堪可以达到。但是这一款战略轰炸机也有着自己的缺点,比如说航速太慢。噪声太大,后来前苏联人实在是看不下去了,又自己研发的一款战略轰炸机,这就是白天鹅图160

这款战略轰炸机用的是喷气式发动机,相比较于他的前一任来说,它的航速更快。它的航速是重型战略轰炸机里面最快的,而且它的运载能力也更强。但是它的研发技术要求太高,以至于苏联解体后,俄罗斯人没办法单方面地生产出一架图160,直到最近才刚刚完成。

而且相比较于图95的那种高产量图160可以说用稀缺来形容都不为过,造价较高,而且使用起来维修成本较大。

这也就是近几年为什么一说到俄罗斯的战略轰炸机,人们想起来的往往不是白天鹅,而是图95熊式战斗机。

在前苏联这个国家身上我们就可以看到这两款发动机最大的不同之处,那么还要说些什么呢?


漩涡鸣人yy


此螺旋桨非彼螺旋桨。二战时期的螺旋桨发动机用的的是活塞气缸发动机,原理是通过活塞在气缸水往复供功为螺旋桨提供动力,和你的车基本一至。而现在的螺旋桨飞机用的是涡轮螺旋桨发动机,是用燃气轮机喷射高压燃气带动螺旋桨做功为螺旋奖提供动力。涡轮螺旋桨发动机(以下简称涡桨发动机)相比活塞发动机拥有功率大,起动快,负载大的优点。相比涡扇动机(喷气机)具有省油,耐用和适应性强的优点。他虽然不如涡扇发动机的功率大但省油,航程远,皮实耐用,不挑环境,更适合简易跑道甚至土跑道也能起降。涡扇发动机通常装备超大型战略运输机和轰炸机上。这机的机型主要起降地点是相对后方或二线等查对安全的机场,有充足的跑道和安全保障。而还有一种运输机叫战术运输机。他是为战术级目的研制的,,通常是在一线战场进行战术级任务而研制。这样的机场通常只有简易跑道,甚至临时修建的跑道或公路。所以涡桨发动机的优势就出来了。总之没有好不好,只有用途不一样罢了。如果说涡扇发动机是超跑的话,涡桨就是皮卡。干什么活用什么东西而已。


小工种


这个问题问的有点类似于万吨巨轮为何不使用高速螺旋桨,大卡车为何不用赛车发动机!我们知道运输机十分庞大,起飞加速和正常飞行时速度比较缓慢,飞机的飞行阻力跟速度的平方成正比,运输机为了提高装载效率和实现较远航程,所以只能选用慢速区间内的螺旋桨来提高效率,如若选用非常迅猛的高速喷气发动机就会造成燃料严重浪费,飞行航程大大缩短!


人在旅途风雨夜归


二战的风扇机是活塞发动机,和现在汽车上用的差不多。现代的风扇机是涡桨发动机,本质上有很大的差别。

涡桨发动机相较于活塞发动机的牛逼之处在于转速稳定,推重比大。相较于涡扇发动机省油,低速性能好。

运输机,大部分都是军民两用的,军用运输机不能太挑机场,有时还要执行贴地空降的任务(贴地低速飞行,重型装备由减速伞拉出货仓),因此,低空性能更好的涡桨发动机依然有市场。

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航空发动机也有自己的经济巡航速度,飞得越快越费油,不慢不快,达到大航程才是运输机所需要的。


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