内燃机

现在航空科技如此发达,但仍有螺旋桨式运输

发布时间:2023/6/19 15:57:40   

一提起运输机,我们肯定就会想到那硕大无比的体型,比普通战机大上好几倍。但也许细心的朋友还会发现,许多运输机还在用螺旋桨发动机,与二战时期的飞机相似,显得与现代尖端航空科技格格不入。

运输机

其实不然,虽然现代运输的螺旋桨发动机看似像二战时期的飞机发动机,但此发动机早已非彼发动机了。

二战时期,因为受当时的科技所限,飞机的螺旋桨发动机,是典型的活塞式内燃机。比如,著名的星型发动机,其实它的原理与汽车发动机一样。汽车上的发动机气缸在直列于曲轴的一侧或对侧,而星型发动机的气缸绕曲轴一周,排布紧密,从而节省空间,且结构简单,重量轻,非常适合作为飞机的动力源。

星型发动机

但是随着飞机体积越来越大,重量也越来越大,对发动机要求功率越来越高,活塞发动机的缺点便显露出来。如星型发动机的功率,就取决于曲轴周围的气缸数,气缸数越多,功率越大。但气缸数越多,就意味着发动机的直径越大,重量越大;且无法挂载到机翼上,造成较大的空气阻力。这些均导致飞机性能无法提升。

大功率活塞发动机体积巨大

因此,便出现了另一种螺旋桨发动机——涡桨发动机。

现代运输机的螺旋桨发动机均是涡桨发动机,而不是二战时期的活塞内燃机。涡桨发动机源自涡喷发动机,其原理是在涡喷发动机前面加装螺旋桨,并通过减速器将涡喷发动机的涡轮与螺旋桨相连。这样就将涡喷发动机的功率转到螺旋桨上而来。即利用了涡喷发动机的高功率,又使发动机的尺寸较小,且大大减小了重量。

涡桨发动机原理图

螺旋桨运输机的飞行就是依靠螺旋桨的高速运转,向后排挤空气,产生动力。熟悉涡扇发动机的朋友应该可能会想到,其实涡桨发动机的原理类似于涡扇发动机,只是涡扇发动机在风扇的外面有一层壳体,且与涡轮之间没有减速器。但其产生动力的原理都是一样,涡扇发动机90%的动力是由风扇压缩空气、向后喷出产生(即90%的动力由外涵道产生)。而涡桨发动机的%的动力都是由风扇向后排挤空气产生的。

涡扇发动机与涡喷发动机原理

理解了涡桨发动机的原理,就可知道它的特点——省油。由涡喷发动机向涡扇发动机转变时,由于增加了外涵道,增加了燃油利用效率,使油耗大大降低;但同时降低了发动机排气速度,动力降低,飞机理论最大飞行速度降低。而涡扇发动机向涡桨发动机转变时,相当于进一步加大了“外涵道”,使燃油利用率达到最大值,进一步降低油耗;同时,涡桨发动机的排气速度比涡扇发动机还要低,也就意味着运输机的理论最大飞行速度会更低。

涡桨发动机实物图

其实,直至现在,仍有很多运输机采用螺旋桨驱动,正是因为看到涡桨发动机的油耗低的特点,且运输机一般不要求有很高的飞行速度。其功能主要是运输大量物资,若飞行速度加快,必然导致油耗增加,需降低运载量。因此,在运载量和速度两者之间,运输机更倾向于运载量,仅是在保证运载量的前提下,尽量提高飞行速度而已。

中国运输机

总之,现代运输机虽然依然有部分型号机型使用螺旋桨发动机,但并不是科技落后的表现,而是反应了现代先进航空科技。因此,螺旋桨运输机与现代化社会并非格格不入。



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