03.02 為什麼運輸機還在裝二戰的螺旋槳不用噴氣發動機?

幸福的方向


目前的中型戰術運輸機普遍採用渦槳發動機,如C-130和我國的運-9,這主要是因為螺旋槳滑留能夠提高機翼升力,實現較好的短距起降能力,而這個能力對戰術運輸機來說極為重要。

在現代大型戰略運輸機的設計上,渦扇動力已經成為主流,主流代表機型有安-124、C-5、運-20、C-17等。這些運輸機通過採用大涵道比渦扇發動機,在航程和航速上取得了較好的性能。

但也有一種大型戰略運輸機反其道而行之,採用了螺旋槳設計,這就是歐洲聯合研製的A400M“灰熊”。該機安裝4臺TP400-D6渦槳發動機,單臺最大功率11060馬力,驅動直徑5.33米的八葉FH386複合材料螺旋槳。

作為唯一一種渦槳動力的戰略運輸機(請注意與A400M級別相同的安-70採用的是槳扇發動機,與渦槳有本質區別),A400M在設計時進行了深思熟慮。

首先與渦扇相比,渦槳發動機具有很低的紅外特徵,縮短了被紅外傳感器發現的距離,這點能夠提高A400M的戰場生存能力。

其次,A400M對螺旋槳的外形和旋轉方向都進行了精心設計,獲得了意想不到的氣動好處。4副螺旋槳的旋轉方向兩兩相反(1號和3號發動機的螺旋槳順時針旋轉,2號和4號逆時針旋轉),這種佈置被稱為“發動機之間向下”(DBE),不僅能顯著降低飛機的重量,還具有其他意想不到的優點。

在西方傳統的4發螺旋槳飛機上,從機翼後方看時,螺旋槳都以順時針方向旋轉,這會產生一定的螺旋槳扭矩效應,需要加大尾翼糾正。而在A400M上,當四臺發動機都正常工作時,DBE設計抵消了螺旋槳的扭矩效應,保持了飛機的對稱性。當一臺機翼外側的發動機發生故障時,DBE也能改善飛機在不對稱狀態下的操縱性。結果就是,A400M的垂尾面積比傳統的4發螺旋槳飛機小了17%,平尾面積也小了8%。

由於發動機功率大,八葉螺旋槳產生的滑流能使機翼產生更大升力,所以A400M只需使用簡單的前緣縫翼設計。所有這一切不僅降低了飛機的重量和耗油率,還降低了操作成本。此外,DBE設計還降低了振動,使A400M機身內的環境噪聲只比客機高一點。


新防務觀察


航空專業的同學來回答一下這個問題。

確實,現在很多的運輸機上都可以看到大大的螺旋槳,有些人就會奇怪,不是早就發明出來更先進的噴氣發動機了麼?怎麼還在用螺旋槳發動機?

這裡我就來科普一下:此螺旋槳發動機非彼螺旋槳發動機也。

發動機分類首先看的是動力產生來源。

我一定要說明的是,噴氣發動機(Jet Engine)本來就是一個非常不嚴謹的說法,早就已經被“渦輪發動機”(Turbine Engine)這個概念給取代了——任何航空發動機專業的人現在幾乎都不會用噴氣發動機這個詞。

簡單來說,“渦輪發動機”是相對“活塞發動機”而言的,“渦輪”和“活塞”是指的發動機產生動力的來源。活塞發動機就是靠氣缸的反覆運動來產生動力,而渦輪發動機則是通過高溫、高壓燃氣對渦輪做功而產生動力。下面第一張圖就是活塞發動機,第二張圖是渦輪發動機的原理(這張動圖還畫錯了,渦輪轉動方向畫反了)。

而兩種發動機最大的區別包括了兩個方向:1,渦輪發動機的振動更小(活塞要上下運動,難免會產生很大的振動)。2,渦輪發動機能夠在更小的體積內產生更大的能量。

其實只要簡單看一下,上面這張圖是An-70運輸機,這架運輸機上用的發動機是槳扇發動機(D-27槳扇發動機),每一臺發動機大概就是一人大小(2,065 mmx 880mm x 1,210mm),但是可以產生13000馬力的功率,這個功率大小可能很多人不太明白代表了什麼,但是我們看一下下面這臺火車機車頭,這個機車頭是SD90MAC型柴油機車,可以拉動幾萬噸的貨物,但是功率也不過才6000馬力。所以,小小的渦扇發動機可以頂得上兩臺巨大的火車頭。

所以活塞發動機和渦輪發動機代表了兩種結構、作用、效率完全不同的發動機,這也是為什麼我們區分不同的發動機首先需要區分動力來源的原因。

而現代的運輸機,用的都是渦輪螺旋槳發動機——簡稱就是渦槳發動機,跟二戰時候的活塞螺旋槳飛機是兩回事。

雖然在二戰的飛機上和現代的運輸機上都可以看到巨大的螺旋槳,但這只是表象而已,剖開這兩種發動機就會發現,一個是用活塞發動機驅動的,一個是用渦輪驅動的。無論是結構,還是在做功的能力上,都不可以同日而語。下面這兩張圖就分別是活塞螺旋槳和渦槳發動機,現代的渦槳發動機動力要遠遠強於活塞螺旋槳飛機。

而現代的運輸機之所以要用螺旋槳來驅動飛機運行,就是因為這種渦槳發動機更省油,能夠讓運輸機飛更遠的距離。

當然了,渦槳發動機有一個巨大的缺點,就是這麼大的螺旋槳頂在飛機前面飛不快,但是既然是運輸機,那麼速度就不是那麼決定性的因素,用渦槳發動機自然是揚長避短了。


航小北的日常科普


為什麼運輸機還在使用二戰時候的螺旋槳發動機?

是什麼讓你產生了現在的運輸機還在使用那種落後的,活塞發動機。

你以為現在的發動機用的還是上面的這種嗎?早就不是了。

是有一些運輸機用的螺旋槳,但是他們用的是渦輪螺旋槳式發動機,說白了這是給噴氣式發動機加了一個螺旋槳

如上圖噴氣式發動機的主軸在經過一系列複雜的減速之後,速度降低,然後用於帶動一個螺旋槳。也就是說渦輪螺旋槳式發動機的動力來源同時來自於氣流膨脹產生的推力,和螺旋槳轉動時帶來的拉力

那麼渦槳發動機的優點是什麼?省油。沒了。

這是非常好理解,噴氣式發動機,他想要產生推力,先得把空氣加熱到足夠的高溫。才能獲得足夠的動力。如果溫度不夠高發動機的,功率是非常的糟糕。



而渦輪螺旋槳發動機,它的葉片少幾片,動力來源也是熱氣流,帶動了葉片的旋轉。然後,主軸旋轉的時候,又帶動了螺旋槳的旋轉。所以渦輪螺旋槳發動機,更省油。(為了讓愛分出去的氣流溫度更高。噴氣式發動機會直接把一部分燃油噴出去)


嘯鷹評


不僅僅是運輸機還在沿用螺旋槳發動機,一般有兩臺及以上發動機的飛機都會偏向於採用螺旋槳發動機,只有對速度有特殊要求的機型才會極端的使用高性能的噴氣式發動機,如俄羅斯的別-200、A-40水上飛機都採用噴氣式發動機,而中國的AG600和日本的US-2水上飛機都採用螺旋槳發動機。

這裡所說的螺旋槳發動機與二戰時期的螺旋槳發動機並不一樣,更準確的說是“渦槳發動機”,發動機前面的螺旋槳取代了渦噴發動機的壓縮風扇,除了為發動機燃燒室提供壓縮氣體之外還能提供額外的推力。這種螺旋槳解決了噴氣發動機啟動困難的問題,因為噴氣機只有轉子轉速達到一定成度才能啟動發動機,這就需要大量的熱機啟動時間。

但是使用渦槳發動機之後就可以先啟動風扇螺旋槳帶動飛機緩慢的移動,在滑跑過程當中螺旋槳逐漸幫助渦輪轉子加速到一定轉速,直到渦噴發動機馬力全開推動運輸機起飛。在噴氣機初次突入實戰的年二戰末期,ME262的發動機啟動都是依靠一團炸藥產生的高溫衝擊帶動轉子旋轉,這對發動機本身的傷害是非常大的,

此外出於經濟性考慮運輸機最好還是使用帶有螺旋槳的渦漿發動機,飛機越重需要的馬力就越大相應的油耗也就更大,對於戰鬥機這種小型的飛行器來說,為了追求速度與氣動外形的優勢採用噴氣式發動機的油耗問題可以被接受,而運輸機這種不直接參與作戰的二線軍機實在沒有必要使用昂貴的噴氣式發動機,

運輸機並不需要跑得太快,美國的C-130最大巡航速度也就0.5馬赫,全球最大的運輸機C-5也才0.77馬赫的巡航速度,當然了C-5這種體量巨大的運輸機使用了噴氣式發動機,這是因為C-5型120噸的載重能力找不到馬力合適的渦槳發動機,相比之下僅有18噸運輸能力的C-130使用了4臺渦槳發動機,這已經到了此類動力性價比的極限,可見運輸機選用發動機類型是結合運載重量和速度要求等多種因素的綜合考慮結果。


利刃巨透社


前面的已經糾正你了。現在用的不是二戰活塞式發動機。

從第二次世界大戰結束至今。60年來,航空燃氣渦輪發動機取代了活塞式發動機,開創了噴氣時代,居航空動力的主導地位。在技術發展的推動下,渦輪噴氣發動機、渦輪風扇發動機、渦輪螺旋槳發動機、槳扇發動機和渦輪軸發動機在不同時期在不同的飛行領域內發揮著各自的作用,使航空器性能跨上一個又一個新的臺階。(以上是抄的)

你說的是渦輪螺旋槳發動機,對應的其他大飛機採用的是渦輪噴氣發動機和渦輪風扇發動機。

所以我估計你問的是為什麼還要用渦輪螺旋槳的飛機?

因為耗油量和音速牆。也就是飛行時間和速度。

一,耗油量。

渦輪螺旋槳發動機耗油低(特別是和早期渦噴發動機對比),相同功率下,好像最多差距拉到30%-50%。這是個很恐怖的數據了。你可以飛2000公里,我卻可以飛3000公里。你在天上飛6個小時,我可以飛8個小時。所以24小時執勤時,你要4架飛機,我只要3架。少一架可是節約好幾億。

不過現在渦輪風扇發動機耗油量也降下來了,差距越來越小。但越是低功率,螺旋槳耗油比越好。

二,音速牆。

螺旋槳發動機是不可能的飛出超音速的。因為螺旋槳一旦進入超音速就會變形。渦噴,渦扇戰鬥機可以飛出超音速。因為功率大,突破了音速牆。即便如此,一旦超音速飛行,耗油以幾何倍速增加。蘇27和F15等四代以前的戰機,超音速飛機時間以秒和分計算,通常不超過3-5分鐘。五代機中的佼佼者F22設計號稱可達到30分鐘,實際目前只聽說過使用10分鐘左右的。所以大飛機很難設計成超音速。

這時渦扇發動機最大的優勢速度快,就撞在音速牆上。世界上大飛機達到超音速的運輸機投入使用的只有英法聯合研製的協和號客機,因為石油危機,就賣了幾架飛英法之間。

那為什麼大飛機還是採用渦扇發動機?還是因為速度快。在飛機接近音速飛行時,螺旋槳的槳尖已經達到音速,這時槳葉開始變形。所以螺旋槳飛機甚至不能飛高亞音速。而渦扇發動機就沒這個問題。所以速度一般比螺旋槳飛機快25%。一般是800公里每小時對600公里每小時。

最後對比一下發現

渦輪螺旋槳發動機:耗油低,飛得慢。

渦輪噴氣發動機:耗油特高,飛得快。(淘汰)

渦輪風扇發動機:耗油較高,飛得快。

根據飛機使用的不同要求設計了不同飛機。

大型軍用運輸機:拼的就是速度,上渦扇。如中國的運20.

小型軍用運輸機:不要求速度,要求續航性,上渦槳。如運12。

中性軍用運輸機:日本的要求速度,上渦扇。如日本的C2。

歐洲和中國不要求速度,上渦槳。如運8.9,c160.

謝謝一個網友的回覆,A400M用的是槳扇發動機。已經修正。


鬥天鬥地鬥自己


現代航空透平發動機主要分為幾種:渦輪噴氣發動機,渦輪風扇發動機,渦輪螺旋槳發動機和渦輪軸發動機。

現在民用航空和軍用航空固定翼飛機使用最普遍的是渦輪風扇發動機,簡稱渦扇發動機,何為渦扇發動機?就是以渦噴發動機為基礎,在燃氣渦輪機的前端,增加直徑很大的渦輪風扇,使風扇壓縮的流體通過發動機外涵道,大幅度增加渦扇發動機的拉力,也就是提高了發動機效率,降低油耗。因此渦輪風扇在現代航空發動機中起到非常巨大的左右,因此民航客機的發動機直徑都非常大,體現了它省油,高航程的優點。

下面我們再來說一說渦槳發動機,前面說到了渦扇發動機中風扇的巨大作用。風扇的持續增大受到現實條件的制約,另闢蹊徑,將風扇改為直徑更大的螺旋槳,取消外涵道,將大氣作為外涵道使用,這樣,渦槳發動機的效率進一步提升,效率很高,因此在轟炸機,運輸機等要求大航程的條件下,渦槳發動機就有很大優勢轟炸機和運輸機一般只要求大航程,大載重量,不需要高速突防能力,所以渦槳發動機是一個很好的選擇


泰坦甜甜


首先不能夠說螺旋槳式發動機比噴氣式發動機出現的早就說人家是落伍的。只能夠說螺旋槳式發動機它的研發起點比噴氣式發動機研發起點要低。

兩款發動機是有各自的優缺點的。

比如螺旋槳式發動機,他就有著油耗較少,而且技術可靠,性能可靠的優點,比如說在情愫領的時候,當時前蘇聯一直想研發一款大型的戰略轟炸機能夠飛越北冰洋直接轟炸美國。但是卻在發動機這個問題上遇到了障礙,一般無奈之下,俄羅斯人只能夠拿著螺旋槳式發動機安裝在圖95的身上,這樣,俄羅斯人的轟炸機能夠飛越北冰洋轟炸美國,航程才堪堪可以達到。但是這一款戰略轟炸機也有著自己的缺點,比如說航速太慢。噪聲太大,後來前蘇聯人實在是看不下去了,又自己研發的一款戰略轟炸機,這就是白天鵝圖160

這款戰略轟炸機用的是噴氣式發動機,相比較於他的前一任來說,它的航速更快。它的航速是重型戰略轟炸機裡面最快的,而且它的運載能力也更強。但是它的研發技術要求太高,以至於蘇聯解體後,俄羅斯人沒辦法單方面地生產出一架圖160,直到最近才剛剛完成。

而且相比較於圖95的那種高產量圖160可以說用稀缺來形容都不為過,造價較高,而且使用起來維修成本較大。

這也就是近幾年為什麼一說到俄羅斯的戰略轟炸機,人們想起來的往往不是白天鵝,而是圖95熊式戰鬥機。

在前蘇聯這個國家身上我們就可以看到這兩款發動機最大的不同之處,那麼還要說些什麼呢?


漩渦鳴人yy


此螺旋槳非彼螺旋槳。二戰時期的螺旋槳發動機用的的是活塞氣缸發動機,原理是通過活塞在氣缸水往復供功為螺旋槳提供動力,和你的車基本一至。而現在的螺旋槳飛機用的是渦輪螺旋槳發動機,是用燃氣輪機噴射高壓燃氣帶動螺旋槳做功為螺旋獎提供動力。渦輪螺旋槳發動機(以下簡稱渦槳發動機)相比活塞發動機擁有功率大,起動快,負載大的優點。相比渦扇動機(噴氣機)具有省油,耐用和適應性強的優點。他雖然不如渦扇發動機的功率大但省油,航程遠,皮實耐用,不挑環境,更適合簡易跑道甚至土跑道也能起降。渦扇發動機通常裝備超大型戰略運輸機和轟炸機上。這機的機型主要起降地點是相對後方或二線等查對安全的機場,有充足的跑道和安全保障。而還有一種運輸機叫戰術運輸機。他是為戰術級目的研製的,,通常是在一線戰場進行戰術級任務而研製。這樣的機場通常只有簡易跑道,甚至臨時修建的跑道或公路。所以渦槳發動機的優勢就出來了。總之沒有好不好,只有用途不一樣罷了。如果說渦扇發動機是超跑的話,渦槳就是皮卡。幹什麼活用什麼東西而已。


小工種


這個問題問的有點類似於萬噸巨輪為何不使用高速螺旋槳,大卡車為何不用賽車發動機!我們知道運輸機十分龐大,起飛加速和正常飛行時速度比較緩慢,飛機的飛行阻力跟速度的平方成正比,運輸機為了提高裝載效率和實現較遠航程,所以只能選用慢速區間內的螺旋槳來提高效率,如若選用非常迅猛的高速噴氣發動機就會造成燃料嚴重浪費,飛行航程大大縮短!


人在旅途風雨夜歸


二戰的風扇機是活塞發動機,和現在汽車上用的差不多。現代的風扇機是渦槳發動機,本質上有很大的差別。

渦槳發動機相較於活塞發動機的牛逼之處在於轉速穩定,推重比大。相較於渦扇發動機省油,低速性能好。

運輸機,大部分都是軍民兩用的,軍用運輸機不能太挑機場,有時還要執行貼地空降的任務(貼地低速飛行,重型裝備由減速傘拉出貨倉),因此,低空性能更好的渦槳發動機依然有市場。

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航空發動機也有自己的經濟巡航速度,飛得越快越費油,不慢不快,達到大航程才是運輸機所需要的。


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