版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán),請聯(lián)系我們

有的放前面,有的放后面,飛機的螺旋槳到底應(yīng)該放在哪?

科學信仰
原創(chuàng)
泛科學領(lǐng)域創(chuàng)作者??茖W是一種規(guī)律,信仰是一種態(tài)度。
收藏

自從飛機問世以來,螺旋槳飛機就始終占有重要的地位,在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束之前,幾乎所有的飛機都是螺旋槳飛機,即便是在當今世界,螺旋槳飛機良好的低速和起降性能仍舊是其它飛機所不能比擬的。

螺旋槳飛機顧名思義,就是通過螺旋槳將發(fā)動機的功率轉(zhuǎn)化為推力的飛機,而現(xiàn)代螺旋槳飛機的外觀形態(tài)也是五花八門,有的螺旋槳放在前面,有的螺旋槳放在后面,這其中有什么門道呢?飛機的螺旋槳到底應(yīng)該放在哪呢?其實螺旋槳還真是螺旋槳飛機的一個大難題,因為無論放在前面,還是放在后面,似乎都不是最優(yōu)的選擇。我們所見的大多數(shù)螺旋槳飛機的螺旋槳都是放在前面的,但這并不意味著放在前面就是最佳的選擇。

為什么要將螺旋槳放在飛機的前面呢?

螺旋槳飛機是通過螺旋槳將發(fā)動機的功率轉(zhuǎn)化為動力的飛機,所以螺旋槳從來都不是一個孤立的個體,它總是和發(fā)動機呆在一起,所以把螺旋槳放在飛機的前面,就等于把發(fā)動機放在了飛機的前面。發(fā)動機是很重的,所發(fā)動機放在前面就意味著飛機的重心將會靠前。為了保證飛機的平衡和穩(wěn)定,飛機的機翼必須設(shè)計在重心的附近,既然飛機的重心在前,那么機翼自然也就靠前。而這就是將螺旋槳放置在飛機前方的根本原因,也就是說是為了讓飛機的機翼靠近機身的前端,所以才將螺旋槳放置在飛機前方的。

飛機的機翼為什么要靠近機身的前端?

是為了和尾翼拉開距離,距離長,操縱力臂就長,所以飛機的可操控性就高。將螺旋槳放置在飛機前端確實能夠保證飛機的可操控性,但是卻帶來了一系列的問題和隱患。首先一個問題就是飛行效率低。螺旋槳飛機是通過螺旋槳將發(fā)動機的功率轉(zhuǎn)化為動力的飛機,那么怎么轉(zhuǎn)化呢?當然是通過轉(zhuǎn)動來向后推動氣流,從而產(chǎn)生反作用力,可問題是在螺旋槳的后方有著一大堆障礙物,飛機的機身、機翼、尾翼,等等,這就大大減弱了螺旋槳的推力,所以我們會發(fā)現(xiàn),但凡螺旋槳放置在前面的飛機,它的螺旋槳個頭都很大,就是為了通過增大體積來彌補動力上的損失。

飛機的機身會阻擋以致減弱螺旋槳所產(chǎn)生的推力,反過來,螺旋槳所產(chǎn)生的氣流也會影響飛機的穩(wěn)定性,所以螺旋槳飛機對于飛行員的要求是很高的,飛行員必須在飛行過程中根據(jù)氣流的變化來進行調(diào)整,從而是飛機保持穩(wěn)定。

所以你所見到的螺旋槳放在前面的飛機,駕駛艙里都坐著一名飛行員。還有駕駛艙里沒有飛行員的飛機嗎?有的,比如無人偵察機?,F(xiàn)在可以回想一下你在電視里見過的所有無人偵察機,你會發(fā)現(xiàn),無人偵察機的前面都沒有螺旋槳,螺旋槳全部放在了后面。電腦畢竟是電腦,程序畢竟是程序,它不可能像人一樣根據(jù)氣流的微小變化來調(diào)整飛機的飛行,所以無人機無法應(yīng)對前置螺旋槳所產(chǎn)生的湍流擾動。

將螺旋槳放置在飛機的后面,一切問題便都迎刃而解了。

螺旋槳的后面不再有任何東西,所以動力轉(zhuǎn)化效率極高,在飛行速度相同的情況下,后置螺旋槳所需要的螺旋槳和發(fā)動機規(guī)模都要小得多,而且螺旋槳吹出的氣流再也不會干擾到飛機機身的穩(wěn)定了。既然后置螺旋槳這么好,為什么不把所有的螺旋槳飛機都設(shè)計成后置的?因為后置的缺點其實更多。螺旋槳放在后面,機翼就要放在后面,這樣一來機翼與尾翼的距離就短了,所以飛機的可操縱性能就降低了。

將螺旋槳放置在飛機的后面,雖然螺旋槳所產(chǎn)生的氣流不會再干擾到機身了,但機身所導致的氣流擾動卻會反過來影響螺旋槳。

飛機在向前高速飛行的過程中,氣流會先撞在機身上,然后再進入螺旋槳,而這種振動的氣流會給螺旋槳帶來較大的沖擊,所以螺旋槳極易損壞和發(fā)生故障,因此,將螺旋槳放置在飛機后面的技術(shù)難度其實要遠高于將它放在前面。由此可見,螺旋槳無論放在前面,還是后面,都不完美,關(guān)鍵還得看飛機的用途來擇優(yōu)選擇,所以戰(zhàn)斗機多為螺旋槳前置,而無人偵察機則是螺旋槳后置。那么有沒有什么方法可以魚與熊掌兼得呢?有,就是前后都安裝上螺旋槳,如此便能夠取長補短,而這種設(shè)計又會產(chǎn)生一個新問題,那就是貴。

更多內(nèi)容請關(guān)注公眾號:sunmonarch