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二战时战机头上那么小的螺旋桨怎么能让飞机飞的呢?也没看到飞机后边有喷气式的口?

时间:2021-01-26 20:14:50

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二战时战机头上那么小的螺旋桨怎么能让飞机飞的呢?也没看到飞机后边有喷气式的口?

这个问题涉及到飞机总体气动性能和涡桨/活塞动力两个方面的专业背景知识,老鹰航空为了回到好这个问题,就从下面三个方面来解释一下吧:

1、飞机的升力产生机理;

飞机的升力本质上并不是来自于发动机产生的推力,而是由飞机机翼上下表面的压力差所产生的,这就是伯努利原理在起作用。飞机升力公式就是L=1/2ρV²SCL,L是升力,ρ是空气密度,V是速度(相对于空气的速度),S是机翼面积,CL是机翼升力系数。因此,要想让流经飞机机翼产生的升力超过重力,除了加大飞机机翼面积和提高机翼空气动力学性能之外,提高飞机的速度就是非常关键的。而发动机,无论是喷气式还是活塞式+螺旋桨这样的布局,其本质都是不断推动飞机向前加速,从而产生足够的速度,这样才可以保障飞机机翼产生足够的升力,使飞机离开重力束缚飞向天空。

2、飞机的推力需求量;

在航空工程界一般会使用一个专业参数来核算推力的需求,这就是所谓的“升阻比”,通俗的说就是升力和阻力的比值,对于二战时期大多数飞机而言,一般在8倍左右,以B-29这样的四发轰炸机为例,其最大起飞重量在60吨左右,那么起飞升力应该是在60吨,那么飞行阻力实际上只有7.5吨;再加上由四台发动机来均摊,也就是说每台发动机配合螺旋桨只需要输出1.875吨的推力就可以把60吨满载的B-29轰炸机推向天空了。

3、涡桨/活塞发动机+螺旋桨推力输出量;

二战时期飞机使用的动力装置基本上都是大功率活塞发动机+螺旋桨形式,极少数是早期的喷气式动力装置。但凡是采用螺旋桨形式的动力系统,发动机只是负责输出足够旋转力矩以便于让螺旋桨进行高速旋转,真正产生推力的其实还是螺旋桨。而螺旋桨产生推力的机理,本质上和机翼是一样的。影响螺旋桨产生推力大小的因素主要有:桨叶翼型、几何形状、桨叶扭转角、桨叶数量等。以上面提高的B29轰炸机为例,每个发动机需要输出1.875吨的推力,其螺旋桨采用的是四叶全金属大直径桨叶,平均到一个桨叶上只需要输出470kg的推力即可,这样的输出要求就很小了。

所以,通过上面三个方面的解释就可以看出,相比于升力要求,螺旋桨发动机动力配置模式其实需要承担的推力要求并不是很高。

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