03.06 发现航母舰载预警机的螺旋桨做的超大,比运输机的还大,为什么要这么设计?

赵子方书法



图片上就是“赫赫有名”的美制 E–2D先进“鹰眼”舰载预警机,可以看见它的两台“罗尔斯·罗伊斯”T56-A-427A涡轮桨扇发动机巨大的八桨叶。

大多数的舰载预警机都是使用“螺旋桨”发动机,这与预警机的战术要求有关。 首先,预警机是“支援”飞机而不是直接作战的舰载战斗机,并不要求它 :高飞行速度和高机动性,也就不需要使用战斗机的“涡扇”发动机。 第二,预警机要求滞空时间至少在4个小时,在差不多相同体积和重量的飞机,涡桨发动机要比涡扇发动机省油。
巨大的桨叶在搅动气流时可以提高更大的升力,并且对于发动机的减速也非常有利,E-2预警机最大着舰重量也在30吨左右着舰时惯性非常大!并且机上各种精密设备众多,要是高速“拍在”甲板上可能会震坏了,重量大精密设备多的飞机,不论是着舰还是在陆上机场都需要减速才行。


第三,使用涡桨发动机的飞机低空、低速性能比较好,“鹰眼”预警机最高平飞速度620公里/小时,这个速度非常有利于机背上的雷达进行“空域扫描”,否则太快了高空的强风对背上的天线牢固性是有影响的,还有就是飞行速度太快“漏扫”的概率会大大增加,所以要给预警机机提供一个飞行稳定的低飞行速度和易于操纵性,涡桨发动机比较适合这项工作。
航母的飞行甲板不足300米,虽然有弹射器但“鹰眼”这种大型舰载机在起飞的时候仍然是获得越大升力越好,弹射器弹射的重量也是有限的,预警机要想加满油实现最长的滞空时间就必须提高自身的升力才行,加大螺旋桨桨叶也是提高升力的办法之一。

另外,舰载预警机有一个不同于空军预警机的“着陆”问题,就是它需要在航母甲板很短的跑到上起降…舰载机返航着陆一直就是有极高的风险性,“鹰眼”要是像F–18那样duang的一下“拍”在甲板上,那么很可能将预警机里面的精密装备“颠”坏了!所以,它必须以很的低速进入着陆线,然后慢慢的控制在180㎞/小时着陆,而涡扇发动机根本做不到这个低速,所以只能用涡桨发动机。并且“鹰眼”两台涡桨发动机在着陆的时候,其中一台可以“反转”提供扭矩消除,这样飞机着陆的时候会更加低速和平稳。

总之,在航母上任何飞机的起降,都是一件技术复杂的工作,弄不好飞机就掉海里了!舰载航空兵被称作“刀刃上的舞蹈”一点也不为过!


皇家橡树1972


我们大家在观察一些采用螺旋桨动力的飞机时对其最大的印象恐怕就是其有着目前航空动力中最好的经济性的概念吧,的确基本上所有采用螺旋桨动力的飞机都是瞄准着燃油经济性出发的,而且螺旋桨动力的飞机在低速飞行时的推进效率很高,所以在涡扇发动机大行其道的今天,不少对经济性和低速飞行能力的飞机仍然坚持使用螺旋桨发动机作为动力系统。比如我国的运8、美国的C130大力神这些战术运输机因为要满足在野战环境下的低空空投能力和增加经济性,所以都采用了涡桨动力。而且4组螺旋桨产生的高速气流拂过机翼上表面的时候,能够起到一定的增升作用。其次像新出的一些像运9、美国的E2D舰载预警机、欧洲的A400M这些飞机虽然也是采用的螺旋桨动力,但是他们的螺旋桨桨叶数量更多,特别是像E2D装备的螺旋桨桨叶数量不光达到了8片,而且桨叶长度还很长,这又是为何呢?

首先传统螺旋桨发动机在中低速时的推进效率可以说是最佳的,而且在这种成熟的单层螺旋桨设计中为了能够提高螺旋桨桨叶的推力,桨叶的长度都比较长,这样能够让桨叶有效的延缓气流分离的时间增加推力。虽然这种增加桨叶长度的方式能够增加螺旋桨发动机的推力和速度,但是叶片长度的增加其桨叶叶尖的线速度也在不断增加,如果桨叶桨尖的线速度突破音速后就会在叶尖产生音障和激波,不断重复出现的激波很快会将叶片打断,并且因为靠近叶尖部分的气流分离作用降低使得整机的推进效率降低,所以一直以来采用涡桨发动机的飞机的最大飞行速度普遍不高就是这个原因。
增加螺旋桨推进效率和推进速度的方法有很多,历史上也曾出现过很多方式方法,比如前苏联研制的图95战略轰炸机因为要满足上万公里的作战航程,所以采用了螺旋桨动力,但是螺旋桨动力的飞机受限于螺旋桨桨叶的问题飞行速度普遍不高,所以图95轰炸机使用的NK12发动机为了提高推进效率继而增加飞行速度采用了共轴对转的设计,这样在不增加桨叶长度的情况下,用两幅桨叶长度不大的共轴设计同时产生运转,产生的推力也必然比一个螺旋桨工作产生的功率大。而且前后交互的桨叶在螺距比相同的情况下,这种共轴双桨的的设计比单层桨叶的桨叶数量更多,所以推力越大推进效率也越高。但是这种共轴设计的螺旋桨因为后面的螺旋桨桨叶会破坏前面螺旋桨产生的推进气流,所以其噪音很大,比如苏联在出售给印度的图142M反潜机就是在图95战略轰炸机基础上衍生而来的,但是其在低空反潜时的噪音让声呐浮标都能听见,可像这种共轴双桨的发动机虽然推进效率不错但是缺点也很明显,所以没被普及也很正常。
再有就是曾经昙花一现的桨扇发动机了,这种类似上面图95发动机的共轴双桨设计不光在桨叶数量不少的情况下,通过增加桨叶宽度来延缓气流飞离时间降低噪音的同时,由于叶尖气流分离更晚,而且桨叶长度更小噪音更低,所以推进效率最高可以达到90%,再加上其功率载荷是普通螺旋桨的至少5倍,而且在具有省油和推进效率高的同时其最大飞行速度高达800KM/H,甚至在石油危机时期还差点被用于取代涡扇发动机成为客机动力, 但是因为外露的桨叶没有保护,所以相比有外部涵道的涡扇发动机而言噪音比较大和安全性不高,所以后来也就失去了市场。

但是这种设计的推进效率高的有多可怕我们以实际采用这种发动机的乌克兰安-70运输机为例,其最大起飞重量只有145吨,但是其最大载重达到了47吨,这个载重量已经是早期伊尔76这种大型运输机的载重能力了,同样以采用了多桨叶设计的A400M运输机为例,其最大起飞重量110吨,但是最大载重只有25吨,只比目前运9这种最大起飞重量不过百的运输机高几吨,和安70运输机相比载重能力差得远,而且这这两款都采用多桨叶设计的运输机普遍飞行速度高达800KM以上,和现有的这些四五片桨叶的运输机最大500公里的速度相比优势更大,所以从这点就可以看出桨叶数量多少和推进速度和载重能力上的差别了吧。
而美海军的E2D舰载预警机虽然在前代E2C的基础上升级了很多地方,最大起飞重量和空重也上升了不少,虽然换装了功率更大的T56涡桨发动机,但是在面对前代E2C最大最大飞行速度只有不到600公里的速度下,通过增加桨叶数量的方式来增加螺旋桨的推进效率,让引擎在相同的动力输出下产生更大的推力,这样E2D预警机在原有桨叶长度已经在最佳效率下的最大值时通过增加桨叶数量不光满足了更大的起飞重量的同时,由于推进效率的提升其最大飞行速度也随之上升,而且其略带弯曲的桨叶也能降低气流分离的时间来降低叶尖损失的同时提高推进效率和降低噪音,所以像E2D预警机的螺旋桨数量不仅多而且长度更长都是在保证桨叶长度在最佳时增加桨叶数量来提高推进效率和飞行速度。



魑魅涅磐


短距离起飞需要更大的输出功率。


渝采风


舰载机的螺旋桨较小,只是飞机相对小显的螺旋桨大。


g216559904


不是预警机的螺旋桨直径大,而是E2飞机的机身直径相对于大力神和运8小很多,其实螺旋桨盘直径差不多的。


whoimixmu


长时间留空。


天地人和8881


航母舰载预警机的旋桨偏大,

有利于短距起飞,和慢飞


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