為什麼採用活塞發動機的戰鬥機中,有的有三片槳葉,有的卻有四片,這對飛行效能有何影響?

丘崇壇


現在如果僅僅考慮螺旋槳葉片數量這就有點太單一了,在20世紀40年代末,隨著發動機功率的增加,出現了矩形、寬葉片的螺旋槳葉片。因為它們比傳統的窄錐圓頭葉片更有效發揮發動機效率,在不增加螺旋槳直徑的情況下增加了飛機的總體推重比。比如目前P-3和C-130等都有矩形葉片。

C-130在起飛時需要高推力,螺旋槳方形的尖端部位提供了沿整個葉片長度的推力。C-130有著球形外形和較低的巡航速度(約335英里/小時),當螺旋槳高速旋轉時,這樣的葉片形狀可阻止螺旋槳尖部遭受高速氣流的傷害,因為螺旋槳尖部的移動速度比輪轂處的根部更快,會產生小的音爆。

C-130運輸機

主要問題就來了,許多航空愛好者最常問的問題之一是:“螺旋槳葉片越多越好嗎?”其實這個問題的答案取決於很多因素,包括飛機的類型和引擎,飛行任務的選擇,以及對性能、效率或舒適度的選擇等等。一般來說,雙葉螺旋槳的工作效率略高。然而,效率並不能推動飛機,推力卻能。飛機需要的是推力來克服阻力和重量,幫助飛機爬升。舉一個例子,一個一分鐘2000轉的雙葉螺旋槳產生的推力可能沒有一個1000轉三葉螺旋槳產生的推力大。

一架飛機選擇正確的螺旋槳葉片數量取決於這架飛機的性能和各項參數,包括給定飛機的發動機功率、螺旋槳的轉速、直徑限制和性能要求。如果這些因素保持不變,螺旋槳的效率會隨著葉片的增加而降低。然而,隨著發動機功率的增加,通常需要額外的葉片來有效利用增加的功率和產生推力。因此,飛機最有效的螺旋槳葉片數量取決於這些因素的組合,當然,這些因素會隨著飛機的不同而變化。所以我們可以得到結論,螺旋槳葉片的數量越多至少可以說明這架飛機引擎(發動機)的功率越大。

由此可見,當飛機變得更大、更快、更重時,它也就需要更多的推力,所以也需要更多的螺旋槳將動力轉化為推力。最快的辦法可以讓葉片加長,但最尷尬的事情也會發生,因為飛機在起飛時,螺旋槳的尖部開始超音速,失去了大量的推力,聲音聽起來也非常響亮和痛苦。因此,最穩妥的辦法是接受一個小的效率損失,並添加更多的葉片,也可以讓葉片更短。

個人最喜歡二戰中的單引擎戰鬥機就是F4U海盜了,最它開始有3個葉片(2000馬力發動機),後來的版本有4個葉片(高達2400馬力發動機)。

當增加更多的葉片時,可變螺距機構很難安裝到轉輪上,而且,起飛時的扭矩反應開始導致嚴重的偏航和輪胎磨損,每隔幾次飛行後,輪胎就會磨損。當然雙向(反向)對立作用很好的解決了這些問題,最好的例子就是圖-95戰略轟炸機。它的是兩組葉片在同一根發動機軸上,因為單組槳葉的設計會使飛機因螺旋槳旋轉產生的反向扭轉力矩而發生偏航。採用兩組反向螺旋槳同軸串列的設計就可以使他們互相平衡,從而有助於飛機飛行的穩定性。雖然它們的轉向相反,可是產生的反作用推力是一樣的。

俄羅斯的圖-95戰略轟炸機

接下來是一個有關發動機和螺旋槳的另一個問題,那就是影響機艙舒適度駕和駛艙的噪音大小。這些影響能來自很多方面,包括髮動機、排氣系統、機身周圍的氣流和螺旋槳。機艙內的高噪音會引起飛行員的壓力和疲勞,甚至可能導致飛行員的聽力問題。增加螺旋槳葉片的數量其實也是降低機艙噪音的一個解決方案。在大多數情況下,增加螺旋槳葉片的數量也可以減少噪音,因為這會讓整個發動機系統振動減少。

A400螺旋槳共有7個葉片,非常精細的設計,能將11000軸馬力有效地轉化為推力。

在單引擎飛機中,螺旋槳槳葉尾流撞擊擋風玻璃,產生機艙噪音。2葉螺旋槳每轉一圈產生兩個壓力脈衝,而3葉螺旋槳每轉一圈產生三個較小的脈衝,在產生總推力相同的情況下。3葉螺旋槳更平穩,因此也更安靜。一般情況下,3葉螺旋槳的直徑將小於它所替代的2葉螺旋槳,這也有助於降低葉尖速度和噪聲。可千萬不要小看螺旋槳振動帶來的危害,它不僅會產生噪聲,還會引起不適,並可能損壞航空電子系統。增加更多的螺旋槳葉片可以幫助減少振動,改善飛行員或乘客的整體機艙舒適度。

目前世界上差不多有超過400種不同的螺旋槳葉片設計,可以配置在2- 6葉片輪轂。他們根據不同的飛機型號以及性能可以正確的搭配螺旋槳系統,然後與發動機和飛機機身形成一個最合適的組合。


戰武奇兵


首先發動機和螺旋槳沒什麼關係。活塞發動機和渦槳發動機自身不能獨立工作,需要有螺旋槳陪同一齊工作。飛機動力系統是活塞發動機+螺旋槳、渦噴發動機、渦扇發動機、渦槳發動機+螺旋槳。你說是槳葉是指螺旋槳槳葉,槳葉至少2個。槳葉數量越多、槳葉弦長越長、螺旋槳直徑越大、轉速越高,螺旋槳可以吸收的功率越大,輸出拉力越大。


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propeller. screw. propeller〔螺旋槳〕
〔螺旋槳〕
是螺旋槳式飛機✈️(包括艦船)的動力系統的關鍵組成部分、由槳葉和槳轂組成。



〔螺旋槳〕發動機產生動力
由螺旋形的槳葉斜面撥動流體反作用產生推動力或者拉力。


(不同形狀的螺旋槳和槳葉斜面)



(活塞發動機式螺旋槳飛機✈️)

(渦輪軸式發動機“共軸反槳”動力系統俄羅斯“熊”式戰略轟炸機)

螺旋槳式飛機✈️的動力🈶:活塞發動機、直列式多缸汽油發動機、渦輪軸式發動機……
(渦輪軸式螺旋槳發動機)

螺旋槳式飛機的槳葉的數量是與發動機的功率息息相關、通常情況下發動機的功率越大那麼槳葉的數量就越多、螺旋槳是產生升力(直升機🚁)和推力或者拉力的關鍵裝置、槳葉的長短、寬窄、形狀、數量與發動機的功率成正比……螺旋槳式飛機槳葉數量還要根據飛機的大小、重量、用途全盤考慮、槳葉數量越多結構越複雜、重量越大。


孔乙己亂彈


槳葉少的,密度小,馬力小,一般用在小輕型飛機上,提高轉速快,載荷輕。

槳葉多,密度大,馬力大,推力大,一般在大型飛機上,載荷能力強。


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