03.02 飛機渦輪和螺旋槳的有什麼區別?

DannyCool


渦槳飛機和普通的螺旋槳飛機最大的區別就是使用的發動機不同。

渦槳飛機使用渦輪發動機驅動螺旋槳轉動,從而產生飛機向前的動力,雖然渦槳發動機的燃燒室與渦輪噴氣發動機類似,但由於渦槳發動機自排廢氣中回收較多的動力以驅動螺旋槳,因此渦槳引擎的渦輪端之扇葉級數比較高。事實上,由由於上述設計結構,渦槳發動機的效率是高於渦輪風扇發動機的,但是是渦槳引擎的涵道比通常比渦輪風扇引擎來的高,造成了其槳葉端部分速度很高,有產生激波的可能。同時,因為渦輪轉動速度很快,這一轉速無法直接驅動螺旋槳,使得渦輪與螺旋槳之間必須要有變速齒輪,來降低螺旋槳轉速使其葉端不要超過音速。所以使用渦槳發動機的飛機會多個變速齒輪的重量。從而導功率下降。

而螺旋槳飛機一般都是使用的活塞式發動機,這一方面就比較好理解了。

現在世界各國使用的螺旋槳動力的中、大型運輸機,基本上都是使用的渦槳發動機,如美國的C-130、俄羅斯的安-24、我國的運7、運8、運9等。

至於螺旋槳式飛機是否可以超音速,這是一個很大的難題。由於絕大多數螺旋槳的造型問題,在突破音障之後,螺旋槳將不再產生拉力(這是一個複雜的空氣動力學問題)。因此現有的螺旋槳飛機都無法進行超音速飛行。不過2009年美國DIY飛機愛好者戴維德設計並製造 RP-4飛機似乎有能力實現螺旋槳飛機超音速,該機使用了NASA設計的超音速螺旋槳,並將兩臺活塞發動機串聯,以產生足夠動力。不過這架飛機一直沒有獲得飛行安全許可,所以也無法證實,是否能做到超音速。

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目的不同,渦輪機是為了增壓,螺旋槳是為了產生驅動力。

渦輪機的作用跟汽車的渦輪增壓機一樣,為了壓縮空氣

燃料的燃燒需要消耗氧氣,燃燒越快耗氧量越多,而空氣中氧氣含量有限,所以1公斤汽油燃燒大概需要15公斤的空氣(約11600升),所以即使是汽車發動機,高速驅動時,自然吸氣也無法滿足氧氣消耗,所以有了渦輪增壓或機械增壓的方式,壓縮空氣密度,提供更多氧氣參與燃燒。大眾那些帶T的車子,T都代表渦輪增壓(Turbo)。汽車的渦輪增壓器,壓縮空氣使得更多氧氣參與發動機工作

同樣,飛機航空發動機中的渦輪機作用同樣是這個作用,燃燒室燃燒後的尾氣,驅動渦輪機旋轉,通過發動機中心轉子的帶動,從而驅動前面的壓氣機的多級風扇轉動,吸入大量空氣,再通過壓氣機進行層層壓縮空氣,從而產生渦輪增壓的效果。

典型的噴氣式發動機結構,實際上發動機壓氣機的壓比也是航空發動機的一個重要性指標,特別是高空空氣密度低的空域,壓比越高,發動機工作效果越好,F-22的F119-PW-100發動機的壓比高達35,其高空性能非常不錯。

三種不同類型的渦輪航空發動機結構,特別是要注意的是,由於渦輪風扇發動機,有個外涵道設計,外涵道風扇轉速不需要壓氣機那麼高,所以渦扇發動機通常有兩個渦輪機(高壓渦輪和低壓渦輪)和兩個轉子,一個轉子驅動壓氣機,一個轉子驅動外涵道風扇。

而為了壓氣效率,航發渦輪機通常又短又密,因為高壓氣比需要壓氣機轉速高,而為了避免葉尖速度達到音速從而產生激波,所以槳葉設計很短小。同時發動機燃燒室產生的廢棄溫度可以達到1500~1800度,也難以做大。

螺旋槳的作用是為了產生驅動力同時,儘可能減少阻力

螺旋槳的作用是產生向後運動的氣流,從而產生拉力或者推力。其根本不需要考慮壓氣效率問題,其空氣增壓手段同樣是通過機械增壓和渦輪增壓的形式進行,這方面在第二次世界大戰的時候,就開始採用,絕大多數戰機的發動機都帶有機械增壓或渦輪增壓裝置。

由於廢棄渦輪增壓裝置需要耐高溫金屬,所以比較稀罕,只有美國這種財大氣粗的才給P-47等裝備這種裝置,因而高空性能優越嗎,這方面元首隻能跪了。

影響螺旋槳推進力因素較多,增加槳葉面積的實度可以提供更好的驅動效率,但是也會大大增加飛行阻力,同時過大的螺旋槳重量和轉動阻力又會影響轉速。所以飛機螺旋槳實度面積通常較小,只有在我們家用電風扇上才會出現大範圍的螺旋槳面積。


五嶽掩赤城


對於這個問題,老鷹航空從下面幾點來回答:

第一,只要是採用螺旋槳作為主要拉力直接產生源的情況,就都會受到螺旋槳槳尖馬赫數不能超過1.0,也就是超過音速。我們知道,相同直徑下,螺旋槳轉的越快,產生的拉力也就越大。但是當螺旋槳推動飛機接近音速時,槳尖馬赫數就會先達到音速,這是螺旋槳槳葉的氣動效率就開始迅速下降,從而導致拉力縮水,這就是好比飛機“撞到”了空氣牆上,無法再繼續加速了一樣。

第二,渦槳飛機和普通螺旋槳飛機相比,驅動螺旋槳的動力方式不同。渦槳飛機採用的是渦槳發動機,也就是一臺渦噴式發動機通過變速齒輪與螺旋槳聯動,實現驅動;而普通螺旋槳飛機採用的是活塞式發動機,有點類似今天的汽車發動機。渦槳發動機的馬力輸出更為強勁,可以驅動直徑更大的螺旋槳。

OK,關於問題就回答到這裡。

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老鷹航空


這個問題可以從飛機的發展歷程來理解。

歷史上第一架有動力、載人、穩定、可操縱的飛機由萊特兄弟於1903年12月17日發明。可以說發動機技術影響著飛機的發展,是飛機的"心臟"。

早期一戰和二戰期間的飛機都是由機頭的螺旋槳帶動飛行。這個時候的發動機都是採用活塞式。活塞式發動機的工作原理就是四個衝程:進氣,壓縮,點火,排氣。在封閉的氣缸內空氣和燃油混合,產生高溫高壓的燃氣推動活塞運動,完成熱能轉化為機械能,通過曲軸連桿機構將活塞的直線運動轉變為軸的轉動,從帶動螺旋槳的轉動。

螺旋槳由很多的漿葉組成,每一個漿葉的構型都類似機翼的形狀,相鄰漿葉間形成氣流通道。

這裡普及一下飛行的基本原理,即相對運動原理。說的是如果在一個運動物體系上附加一個任意的等速直線運動,則此附加的等速直線運動並不會破壞原來運動物體系中各個物體之間的相對運動,也不改變各物體所受的力。

利用上面的原理,可以理解空氣是如何在飛機上產生力的。設物體以速度v在靜止空氣中運動,根據相對運動原理,可以給物體系(物體和周圍空氣)加上一個與速度v大小相等方向相反的速度。這樣得到的運動,與物體靜止不動,無窮遠處氣流以速度v流向物體的情況,空氣作用在物體上的力是完全相同的。也就是說,空氣作用在物體上的力,並不決定於空氣或物體的絕對速度,而是決定於二者之間的相對運動。

當螺旋槳相對空氣轉動時,氣流由漿葉間的氣流通道由前向後地流過螺旋槳,每一片漿葉都類似機翼的形狀,就會在漿葉前後產生壓力差,拉動飛機向前運動,這就是螺旋槳產生拉力的原理。



但是螺旋槳飛機有個問題,就是迎風面積比較大,當飛行速度不斷提高時,伴隨產生的阻力也越大,導致螺旋槳的效率下降。當飛機達到音速飛行時,會產生很強的激波阻力。這裡的激波阻力可以理解為就好像立在飛機前面的一堵牆,嚴重阻礙飛機飛行。

所以螺旋槳飛機的飛行速度全部是低於音速的。而要想提高飛機的飛行速度,滿足人們高速飛行的夢想,就需要更好的產生動力的裝置。

到了上世紀50年代左右,德國人發明了噴氣發動機,繼而產生了噴氣式飛機。噴氣式飛機採用後掠翼機翼,改善了氣動外形,同時噴氣式發動機能產生更大的推力,所以飛機的飛行速度提高了。

這裡噴氣式發動機就是由渦輪驅動的。


如上圖,這是簡單的結構原理圖。噴氣式發動機主要由進氣道,壓氣機,燃燒室,渦輪和尾噴管組成。其中壓氣機,燃燒室和渦輪稱為為核心機。後來產生的渦輪風扇發動機,渦輪螺旋槳發動機和槳扇發動機,它們的核心機構成都是一樣的。

噴氣式的發動機工作原理利用的是噴氣推進。基本原理是牛頓第三定律,即依靠空氣的反作用產生推力。該定律表述為,作用在一物體上的每一個力都有一個方向相反大小相等的反作用力。



這裡介紹下噴氣反作用原理。就飛機推進而言,"物體"是通過發動機時被加速的空氣。而產生這一加速所需的力必然有一個大小相等方向相反的力(反作用力)作用在產生這一加速度的裝置上。噴氣發動機利用類似於發動機/螺旋槳組合的方式產生推力。二者均靠把大量氣體向後推來推進飛機。螺旋槳是以比較低速的大量空氣滑流的形式,而噴氣發動機是以極高速的燃氣噴氣流的形式。如下圖,也是一種利用噴氣反作用產生力的現象。


回到渦輪問題上。這裡渦輪的作用是把經燃燒室燃燒後燃氣的熱能轉化為機械能,帶動渦輪軸轉動。而渦輪軸和壓氣機軸連接在一起,繼而渦輪軸帶動壓氣機軸轉動,壓氣機軸帶動壓氣機轉動。氣流經過進氣道,進入壓氣機,轉動的壓氣機使氣流增壓。流出壓氣機的氣流是高壓氣流,高壓氣流進入燃燒室燃燒後,流出的是高溫高壓的氣流。高溫高壓的氣流進入渦輪,流經渦輪葉片形成的通道,此過程氣流膨脹做功,壓力和溫度均降低,完成熱能向機械能的轉化。


就介紹這些了,大致就能理解渦輪和螺旋槳的區別了,謝謝!


遊風飛揚


渦槳和螺旋槳飛機區別:相對渦槳飛機比螺旋槳飛機要先進一步,螺旋槳飛機的發動機是汽缸作用,比較老式,如運一五飛機,9缸,馬力1000匹,運一六雙發,裡二,均為螺旋槳飛機,時速在200一300Km,渦槳可迏450一600Km,渦槳比螺旋槳油耗省,環保,至於超音速,渦槳飛機相差甚遠,螺旋槳就更加了,何況在達到750Km時速時,槳葉片就起阻力作用了,當然這個速度也是達不到的。


陽光61963237


關於飛機發動機的空氣動力學原理大家在百度或者視頻網中都可以看到,我這裡這再過多的介紹大家也聽不懂,也會覺得剽竊而來的東西沒有意思。那我講一講渦輪發動機飛機和螺旋槳發動機的應用區別,簡單易懂,希望大家喜歡。

一,渦輪發動機的分類及其應用。

1.渦輪噴氣式發動機。主要用於戰鬥機,比如蘇–27,殲-10等。他的風扇一般是在發動機內,發動機前面有進氣道。不怕耗油,需要的就是速度和動力,典型的燒錢機。



2.渦輪風扇發動機。主要用於運輸機,轟炸機,預警機等。比如安-26,運–8,還有我們的戰神轟六等。他的風扇大家都看得到,在發動機機體外邊。比渦噴省油,再加上裝在大型運輸機上(載油量會很大,一般都在20噸以上),配合大飛機的氣動佈局,航時會更遠,但不會像渦噴的推力那麼強勁。



3.渦輪軸發動機。主要用於直升機。這個沒的說,大家都明白。

4.衝壓噴氣式發動機。主要用於導彈。空空彈、地空彈、地地彈基本都用他。體力小,動力強,一般都用固體燃料,就是對製作材料的要求非常高,所以沒法反覆利用。也是他無法用於飛機發動機的硬傷。


二、螺旋槳發動機及其應用

樓主說的應該是老式的活塞式螺旋槳發動機,常見的有運-5,p-47等。主要是老式飛機,速度慢,可以燒汽油,也有燒航油的。

總之,無論是渦輪發動機,還是螺旋槳式發動機,都會隨著科技發展,向著人們應用需要的方面更優化發展。


最後,親愛的讀者們,如果您覺得我回答的好,請幫我點一個小小的贊。或者給我一個評論,我將耐心給大家一一回復,並在以後給大家帶來更優質的問答。崤山飛虎在此謝謝大家的點贊和評論。


警衛飛虎


這問題沒法回答,因為渦槳發動機和槳扇發動機都是有螺旋槳的而且螺旋槳還提供了很大一部分的推力。

至於現在題中問到的螺旋槳發動機的正確描述應該是活塞發動機。

活塞螺旋槳發動機和渦槳發動機槳扇發動機的不同之處在於怎麼讓那根軸轉起來。

渦槳發動機可以理解為一個渦扇發動機的發動機軸連接了一個轉速齒輪箱從而驅動一個螺旋槳,在飛機飛行時,螺旋槳和噴氣式發動機都能提供一定的動力。

長相奇葩的槳扇發動機。

這種發動機的動力來源來自於螺旋槳和噴氣式發動機向後噴氣時候的反作用力。

對簡單理解就是一個渦扇發動機和一個螺旋槳綁到了一塊。


星型活塞發動機圖活塞發動機就是純粹靠螺旋槳提供動力至於不明白這種東西怎麼提供推理的話看看車輪是怎麼轉起來的一個意思。


嘯鷹評


渦槳飛機其實是螺旋槳飛機的一種,全稱為渦輪螺旋槳,它的發動機是渦輪噴氣發動機核心機,利用渦輪燃燒室驅動渦輪帶動螺旋槳產生推力。而題主提出的螺旋槳飛機我的理解是應用的活塞發動機,活塞發動機有分為星型發動機,此發動機在二戰時期應用很廣,美國的P51野馬,英國的噴火,日本的零式戰鬥機,美國B17,B29轟炸機都是。區分渦槳飛機和星型發動機飛機很簡單,螺旋槳後面發動機比較細長就是渦槳發動機飛機,反之比較粗短的就是星型發動機飛機。


藏教第一高手鳩摩智


前面大師們說得很好,再補充點,就是渦槳推重比要高於往復式發動機,同樣功率輸出渦槳發動機重量要輕許多,這是對飛機至關重要的一個條件因素。另外渦槳發動機熱效率要高出很多,也就是說單位馬力耗油要省,這也是飛機至關重要的因素,可以增加航程,提高速度,維修保養方便,燃油料要求低,節省成本。


海牛犁浪31445144


螺旋槳只是飛機螺旋槳發動機的一個重要部件,我理解題主的意思,所說的螺旋槳應指螺旋槳發動機,所以我把題主的螺旋槳改為螺旋槳發動機,這是我要說明的地方。渦輪發動機與螺旋槳發動機是不同的,渦輪發動機利用燃料燃燒產生的高溫使氣體壓力升高,並直接利用這個高溫高壓氣體的噴射作為飛機的驅動力,使用渦輪發動機的飛機叫噴氣式發動機,噴氣式發動機一般在高速飛行的飛機採用,渦輪發動機還有一種改進型,叫渦扇發動機,渦扇發動機在渦輪發動機的基礎上,增加了風扇葉片,使發動機噴射的高溫高壓氣體壓力分佈更均勻,在同等燃料消耗的情況下,發動機提供更大的驅動力,或者說,渦扇發動機燃料利用率高,能省油。飛機上的螺旋槳發動機,先把燃料的熱能轉化為機械能,再用機械能驅動飛機螺旋槳旋轉,從而給飛機提供飛行驅動力,這種發動機適合低速飛行的飛機採用,叫螺旋槳飛機。


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