自從飛機(jī)問(wèn)世以來(lái),螺旋槳飛機(jī)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(jī)都是螺旋槳飛機(jī),即便是在當(dāng)今世界,螺旋槳飛機(jī)良好的低速和起降性能仍舊是其它飛機(jī)所不能比擬的。
螺旋槳飛機(jī)顧名思義,就是通過(guò)螺旋槳將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率轉(zhuǎn)化為推力的飛機(jī),而現(xiàn)代螺旋槳飛機(jī)的外觀(guān)形態(tài)也是五花八門(mén),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(mén)道呢?飛機(jī)的螺旋槳到底應(yīng)該放在哪呢?其實(shí)螺旋槳還真是螺旋槳飛機(jī)的一個(gè)大難題,因?yàn)闊o(wú)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(jiàn)的大多數(shù)螺旋槳飛機(jī)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(jī)的前面呢?
螺旋槳飛機(jī)是通過(guò)螺旋槳將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率轉(zhuǎn)化為動(dòng)力的飛機(jī),所以螺旋槳從來(lái)都不是一個(gè)孤立的個(gè)體,它總是和發(fā)動(dòng)機(jī)呆在一起,所以把螺旋槳放在飛機(jī)的前面,就等于把發(fā)動(dòng)機(jī)放在了飛機(jī)的前面。發(fā)動(dòng)機(jī)是很重的,所發(fā)動(dòng)機(jī)放在前面就意味著飛機(jī)的重心將會(huì)靠前。為了保證飛機(jī)的平衡和穩(wěn)定,飛機(jī)的機(jī)翼必須設(shè)計(jì)在重心的附近,既然飛機(jī)的重心在前,那么機(jī)翼自然也就靠前。而這就是將螺旋槳放置在飛機(jī)前方的根本原因,也就是說(shuō)是為了讓飛機(jī)的機(jī)翼靠近機(jī)身的前端,所以才將螺旋槳放置在飛機(jī)前方的。
飛機(jī)的機(jī)翼為什么要靠近機(jī)身的前端?
是為了和尾翼拉開(kāi)距離,距離長(zhǎng),操縱力臂就長(zhǎng),所以飛機(jī)的可操控性就高。將螺旋槳放置在飛機(jī)前端確實(shí)能夠保證飛機(jī)的可操控性,但是卻帶來(lái)了一系列的問(wèn)題和隱患。首先一個(gè)問(wèn)題就是飛行效率低。螺旋槳飛機(jī)是通過(guò)螺旋槳將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率轉(zhuǎn)化為動(dòng)力的飛機(jī),那么怎么轉(zhuǎn)化呢?當(dāng)然是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)向后推動(dòng)氣流,從而產(chǎn)生反作用力,可問(wèn)題是在螺旋槳的后方有著一大堆障礙物,飛機(jī)的機(jī)身、機(jī)翼、尾翼,等等,這就大大減弱了螺旋槳的推力,所以我們會(huì)發(fā)現(xiàn),但凡螺旋槳放置在前面的飛機(jī),它的螺旋槳個(gè)頭都很大,就是為了通過(guò)增大體積來(lái)彌補(bǔ)動(dòng)力上的損失。
飛機(jī)的機(jī)身會(huì)阻擋以致減弱螺旋槳所產(chǎn)生的推力,反過(guò)來(lái),螺旋槳所產(chǎn)生的氣流也會(huì)影響飛機(jī)的穩(wěn)定性,所以螺旋槳飛機(jī)對(duì)于飛行員的要求是很高的,飛行員必須在飛行過(guò)程中根據(jù)氣流的變化來(lái)進(jìn)行調(diào)整,從而是飛機(jī)保持穩(wěn)定。
所以你所見(jiàn)到的螺旋槳放在前面的飛機(jī),駕駛艙里都坐著一名飛行員。還有駕駛艙里沒(méi)有飛行員的飛機(jī)嗎?有的,比如無(wú)人偵察機(jī)?,F(xiàn)在可以回想一下你在電視里見(jiàn)過(guò)的所有無(wú)人偵察機(jī),你會(huì)發(fā)現(xiàn),無(wú)人偵察機(jī)的前面都沒(méi)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(lái)調(diào)整飛機(jī)的飛行,所以無(wú)人機(jī)無(wú)法應(yīng)對(duì)前置螺旋槳所產(chǎn)生的湍流擾動(dòng)。
將螺旋槳放置在飛機(jī)的后面,一切問(wèn)題便都迎刃而解了。
螺旋槳的后面不再有任何東西,所以動(dòng)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(dòng)機(jī)規(guī)模都要小得多,而且螺旋槳吹出的氣流再也不會(huì)干擾到飛機(jī)機(jī)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(jī)都設(shè)計(jì)成后置的?因?yàn)楹笾玫娜秉c(diǎn)其實(shí)更多。螺旋槳放在后面,機(jī)翼就要放在后面,這樣一來(lái)機(jī)翼與尾翼的距離就短了,所以飛機(jī)的可操縱性能就降低了。
將螺旋槳放置在飛機(jī)的后面,雖然螺旋槳所產(chǎn)生的氣流不會(huì)再干擾到機(jī)身了,但機(jī)身所導(dǎo)致的氣流擾動(dòng)卻會(huì)反過(guò)來(lái)影響螺旋槳。
飛機(jī)在向前高速飛行的過(guò)程中,氣流會(huì)先撞在機(jī)身上,然后再進(jìn)入螺旋槳,而這種振動(dòng)的氣流會(huì)給螺旋槳帶來(lái)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(jī)后面的技術(shù)難度其實(shí)要遠(yuǎn)高于將它放在前面。由此可見(jiàn),螺旋槳無(wú)論放在前面,還是后面,都不完美,關(guān)鍵還得看飛機(jī)的用途來(lái)?yè)駜?yōu)選擇,所以戰(zhàn)斗機(jī)多為螺旋槳前置,而無(wú)人偵察機(jī)則是螺旋槳后置。那么有沒(méi)有什么方法可以魚(yú)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(zhǎng)補(bǔ)短,而這種設(shè)計(jì)又會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新問(wèn)題,那就是貴。
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