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活塞式战机螺旋桨桨叶的发展史就是一部空军战机的进化史

更新时间:2019-03-14 11:13:10    来源:桌面战争兵棋    手机版

活塞式战机螺旋桨桨叶的发展史就是一部空军战机的进化史

桌面战争兵棋 2019-03-14 11:13

F4U“海盗”战斗机,其螺旋桨非常具有机械美感

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现在来说,对于一个国家的军队,空军的重要性是不言而喻的。相比与陆军和海军而言,空军无疑是一个年轻的军种,空军在第一次世界大战才刚刚兴起,但是在第二次世界大战中就奠定了其不可撼动的重要地位。虽然现在的天空已经是喷气式战斗机的天下,但是在战机一展身手的二战期间,大家用的都还是活塞发动机,都需要有标志性的螺旋桨来驱动战机,说句题外话,小编认为螺旋桨不失为一种美的体现。今天的话题也是和螺旋桨有关的,我们来浅谈一下螺旋桨桨叶的数量。

Bf-109战斗机,二战期间德国的主力战机

能够注意到这个方面的肯定也是比较细心的小伙伴了,毕竟相比于战机威风的外观,决定火力的武器配置等方面,螺旋桨桨叶的数量看上去就有些微不足道了,就算是注意到了螺旋桨桨叶数量的不同,可能也不会太放在心上。其实螺旋桨桨叶的设计是有不少的学问的,毕竟对于螺旋桨飞机来说,全靠螺旋桨将发动机功率转化为飞机推动力。接下来简单地向大家介绍一下螺旋桨设计时需要考虑的东西,让大家切实感受一下螺旋桨的选择确实不是那么简单。

英国骆驼式战斗机,采用两叶木质螺旋桨

简单的介绍两个公式,一个是螺旋桨的拉力公式:,一个是克服螺旋桨阻力矩所需的功率公式:。式中是拉力系数,是功率系数,为空气密度,n为螺旋桨转速,D为螺旋桨直径。而在这其中,和取决于螺旋桨的几何参数,这些几何参数就包括螺旋桨直径,桨叶数目、实度、桨叶角、几何螺距、实际螺距、理论螺距等。列出这些公式参数目的并不是对螺旋桨设计进行学术探究,而是想要表示螺旋桨并不是随随便便就弄出来了,而是非常考究的。今天我们也不讨论别的,就来看看螺旋桨桨叶数量和战机性能之间有什么联系。

英国飓风式战斗机,采用三叶式螺旋桨

为了能够比较形象的说明螺旋桨数量变化的意义,主要采用举例的方法来直观地展现。对于螺旋桨战斗机来说,螺旋桨叶数比较常见的是2到5叶,而在其中2叶和5叶的感觉又要少见一些。2叶的螺旋桨呢,多见于第一次世界大战期间的战斗机,一战期间的战斗机,发动机功率比较低,以英国的骆驼式战斗机为例,其海军型装备的发动机功率150马力,最大速度200千米/小时,陆基型可能发动机功率还要小一些,陆基型的最大速度只有195千米/小时。所以对于一战时期的战斗机,木质的两叶螺旋桨已经可以在发挥出发动机动力的同时承受住发动机对螺旋桨的力。

采用三叶螺旋桨的喷火式战斗机

而随着时代的发展,到了二战时期,战斗机发动机的功率有了明显上升,在二战中我们就不怎么能看得见使用两叶螺旋桨的战斗机了,我们还是走英国战机的发展路线,以飓风式战斗机为例,飓风式战斗机MkⅠ型装备灰背隼ⅩⅩ型发动机,功率1185马力,最大时速511千米/小时,飓风式战斗机采用的就是三叶螺旋桨。再说说另一款更加著名的英国战斗机,喷火式战斗机MkⅤ型装备一台灰背隼45发动机,发动机功率1440马力,最大时速603千米/小时,也同样采用的是二战常见三叶的螺旋桨。到这里可能还看不出来什么,我们接着往下看。

采用四叶螺旋桨的喷火式战斗机

喷火式战斗机Mk Ⅸ型,就换装了一台灰背隼61型发动机,虽然没有具体的功率数值,但是可以知道的是其飞行速度可以达到656千米/小时,所以其发动机的功率肯定是有所提升的。同时,喷火式战斗机Mk Ⅸ型的螺旋桨也不再是三叶螺旋桨,而是换装了一个四叶螺旋桨。到这里应该就可以发现,螺旋桨桨叶的数量应该是和发动机功率有关系的,发动机功率越大,就会采用叶数更多的螺旋桨来与之匹配,是发动机的功率能够更好地转化为飞机的动力。

采用五叶螺旋桨的喷火式战斗机

最后我们再来看看喷火式战斗机MkⅩⅥ型,它装备了一台灰背隼266发动机,飞行速度可以达到720千米/小时,已经是二战期间螺旋桨战斗机能够达到的巅峰水平了。而喷火式战斗机MkⅩⅥ型使用的是五叶螺旋桨,使得螺旋桨叶数与发动机功率之间的关系更加明显了。虽然结论可能不够严密,但我们从螺旋桨战机的发展中确实可以发现,随着发动机功率的提高,螺旋桨叶数呈现一个增加的趋势。从理论上说,为了使螺旋桨能够匹配发挥发动机的功率,还可以选择增加螺旋桨叶长度的方法,但是螺旋桨叶肯定不可能无限制地加长,而且还要限制螺旋桨的转速不能过快,所以增加螺旋桨叶数就成为了常用的适应发动机功率提高螺旋桨推力的方法。


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