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軍事小常識:戰鬥機從螺旋槳進入噴氣式
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YST
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YesYouGotIt
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egjc888

在上一篇文章我們說明自從萊特兄弟發明飛機,所有飛機的發動機都是清一色的汽油內燃機,因為它的「推重比」最高。

 

如果你不太明瞭每天為你服務的汽車內燃機它的工作原理是甚麼,沒關係,YST一分鐘就讓你徹底明白。

 

我相信你在電影裏一定看過我們的老祖宗如何用手推動石頭磨子磨豆漿、做豆腐,是嗎?

磨子是由上下兩層厚厚的圓形石頭構成的,泡軟的黃豆就在這兩塊大石頭中間被磨碎。兩塊石頭是同心圓,下層石頭上面的圓心和上層石頭下面的圓心都有一個幾寸深的洞,老祖宗放一節小木棍在上下洞中就把這兩塊同心圓的石頭固定了。下面那塊石頭是不動的,上面那塊圓形石頭在圓週邊上有一個洞,主人做一根T型長木棍,小伙子雙手握著T型有柄的那一頭,棍子的另一頭頂端一小節向下彎九十度正好放進上層石磨邊上的小洞裏。為了省力,T型木棍有柄的一端繫上一根繩子掛在屋樑上,這樣小伙子就只做水平運動不花力氣在抬這個長木棍上。

做工時,當石磨上的小洞最接近小伙子時(6點鐘方向),小伙子上身直、手臂彎。然後小伙子將手臂用力推出,上身跟著向前傾,於是石磨轉動了。當石磨上的小洞離開小伙子最遠時(12點鐘方向),小伙子手臂伸直、上身非常前傾。然後小伙子將手臂用力收回,身跟著向後仰,石磨就繼續轉動。當石磨上的小洞回到最接近小伙子時(6點鐘方向),小伙子恢復上身直、手臂彎。這就完成石磨一圈的轉動。然後不斷重複,小伙子這就磨出香噴噴的豆漿,再做成可口的豆腐。

 

內燃機原理跟小伙子推磨完全一樣,只不過把T型長木棍換成一節鐵棍,轉動的上層石頭換成一根轉動的鋼軸,最後把小伙子換成汽缸,他的雙臂就是活塞。內燃機不是磨子,所以下面那塊石頭不是重點。

我們用四沖程的內燃機做例子,看看內燃機怎麼跟小伙子一樣地做工。

 

為了方便解釋,讓我們轉九十度把內燃機活塞運動的方向從水平前後動變成垂直上下動。看過小伙子推磨,我們就不難想像:

有一個活塞在汽缸內上下運動;小伙子坐在板凳上手臂前後伸縮、身體前傾後仰。

活塞的下方連接一個活動的金屬臂;小伙子手握著T型長木棍。

金屬臂的另一端連結一個轉動的鋼軸;T型長木棍另一頭向下彎九十度放進上層石磨邊上的小洞。

活塞每上下一次,這個鋼軸就旋轉一圈;小伙子手臂每伸縮一次,石磨就轉一圈。

活塞在汽缸內不停地上下運動;小伙子坐在板凳上不停地手臂前後伸縮、身體前傾後仰。

於是金屬臂帶動鋼軸不停地旋轉;於是T型長木棍推動石磨不停地轉動。

你看,道理完全一樣,而且一個會不停地旋轉的鋼軸用處可多了。旋轉的鋼軸經過齒輪帶動車輪和螺旋槳,推動了汽車、輪船、與飛機。

 

好了,現在唯一剩下的工作就是如何設計使活塞能夠在氣缸內不停的上下運動。

 

每個氣缸的上方有4樣東西:一個可以開關的進氣閥門,一個可以開關的排氣閥門,一個噴油器,和一個電子點火的火花塞。它們工作的方式如下:

第一階段是「進氣」:活塞此時在最頂點,打開進氣閥門,關閉排氣閥門,活塞開始向下運動,新鮮空氣進入汽缸。

第二階段是「壓縮」:當活塞到達最下方的時候,同時關閉進氣閥門與排氣閥門,噴油進氣缸,活塞開始向上運動。

第三階段是「燃燒」:當活塞到達最頂點的時候,電子點火,火花塞發出的火花點燃汽油與空氣的混合物,燃燒使汽油從液體變為氣體產生劇烈的高溫膨脹推動活塞向下運動。

第四階段是「排氣」:當活塞到達最下方的時候,關閉進氣閥門,打開排氣閥門,活塞開始向上運動,燃燒後的廢氣由排氣閥門排出氣缸。

汽油內燃氣如此就完成了一個周期。然後重複,回到第一階段的「進氣」開始下一個週期。你看,如此不斷重複,活塞不是就這樣不停地上下運動了嗎?

 

好了,解說完畢。這就是每天為你服務的內燃機,多麼簡單,現在你已經非常瞭解汽油內燃機是如何工作了。

如果你是有錢的大爺,當你的賓士轎車在自由路上以一百公里的時速飛奔時,8缸發動機的轉速大約是每分鐘三千轉;如果你是辛苦的打工仔,當你的本田轎車以一百公里的時速飛奔時,4缸發動機的轉速大約是每分鐘五千轉。想想看,每個汽缸每秒鐘要開閥門、關閥門、吸氣、排氣、點火將近百次,是非常忙碌的,順序一點都錯不得。科學家真偉大,設計出這麼美妙的機器為我們日夜服務,比小伙子聽話多了,又不會回嘴。

 

一百年前,一個特別用鋁製造的、能輸出十二匹馬力、並且只有一百七十磅重的汽油發動機,給萊特兄弟足夠的「推重比」使他們的飛機靠本身發動機的力量飛上了天空。

汽油內燃機把人類帶入了動力飛行,比坐氣球飛行自由多了,這是一個非常、非常偉大的里程碑。

 

最早的飛機飛不快。萊特兄弟第一次真正有意義的飛行是在1905年10月5日,哥哥韋伯(Wilbur)用39分23秒飛行了二十四英里,他不能飛更遠的原因是因為汽油用光了,韋伯是油盡後飄下來的。但是請注意,如果韋伯多帶汽油,他就很可能飛不上天,所有飛機設計者都知道這一點。「最大起飛重量」是非常重要的飛機性能指標。這次飛行平均速度每小時三十七英里(五十八公里),比馬快不了多少。

 

 

這張就是1905年10月5日萊特兄弟飛行表演的照片。哥哥韋伯飛行了二十四英哩,在汽油用盡後平安降落。韋伯驕傲地說:這是人類第一架實用的飛機(the first practical airplane )。

 

經過後人不斷的改良,飛機飛行的速度、高度、和距離都不斷的增加。戰爭是飛機進步最大的推手。兩次世界大戰快速地推動新飛機的研發,不停的推陳出新,飛機的性能在短短的四十年間突飛猛進。(註)

 

汽油內燃機在飛機上的應用在第二次世界大戰的時候就已經發展到了極限。科學家知道,如果要在不損失「推重比」的情形下增大馬力,汽油內燃機已經沒有什麼值得開發的潛力了。為了追求飛機更高的速度,科學家必須放棄內燃機,另起爐灶。

 

讓我們回想一下剛剛敘述的內燃機的工作原理。仔細想想,氣缸不斷重複的有四個工作流程,吸氣、壓縮、燃燒、排氣,其中只有在「燃燒」這個過程裏活塞在氣缸內真正產生了動力,其他三個過程都是白搭。由於四個階段劃分的時間都是一樣的,所以活塞雖然不停地上下運動,但是真正出力作工的時間只有四分之一,其他四分之三的時間都在忙著排廢氣、吸空氣、和壓縮油氣混合物,這三個過程對產生動力並沒有任何貢獻。

 

所以真正說來,內燃機的工作和小伙子磨豆漿是不一樣的。小伙子無時無刻不在賣力工作,而內燃機有四分之三的時間在偷懶。你想想,如果小伙子也這麼幹,早就被老闆炒魷魚了。是不是?

你說的不錯,德國科學家最早決定炒內燃機的魷魚,他們要找一個和小伙子一樣不停苦幹的發動機。苦思之下,聰明的德國科學家發明了噴氣式發動機。

 

噴氣式發動機的工作原理是使用高速轉動的渦輪葉片來壓縮空氣,被壓縮的空氣進入燃燒室和油料混合燃燒,燃燒後高溫膨脹的氣體高速向後排出而產生向前的推力(希望您沒忘了初中學的牛頓第三定律)。由於沒有開關的閥門,這一連串的過程雖然有先後次序但是都是同時連續地進行,沒有絲毫中斷,有別於內燃機。

 

噴氣式發動機是連續燃燒油料推動渦輪產生動力,所以它百分之百的時間都在做工輸出動力,當然效率上比走一步停三下的內燃機要高得多。同樣的重量,噴氣式發動機產生的動力可以比內燃機高出許多倍。這是革命性的改變!

 

一九四二年,世界第一架噴氣式戰鬥機誕生了(見下圖)。

 

世界最早的噴氣式戰鬥機,德國梅塞史密德公司(Messerschmitt)研發的 Me-262,速度遠超過當時世界所有其他機種,機首裝有4門30毫米機關炮,火力強大。

Me-262 在一九四二年7月首飛,隨後小量生產。

Me-262A-1a 在一九四四年5月開始量產,取名「燕子」,並立即投入戰鬥。

  

德國噴氣式戰鬥機的出現讓盟軍的轟炸機隊吃足了苦頭,軍事家們知道飛機的新時代已經來臨。Me-262 並沒有改變戰爭的結果,但是留下一段有趣的故事在下一篇討論。

 

Me-262 使人類進入了噴氣式飛機的時代,在1905年萊特兄弟創下持續的動力飛行以後,這是人類飛行歷史的第二個里程碑。

 

(未完待續)

 

註:

第一次世界大戰,英國的 SE5a 戰鬥機和法國的Spad XIII戰鬥機最高速度都達到每小時222公里並且裝有兩挺機關槍。德國的Fokker DR I 戰鬥機最高速度達到了每小時188公里,也裝有兩挺機關槍。

 

第二次世界大戰,飛機的進步就更不得了了。

德國的 Messerschmitt Bf 109 G-6 戰鬥機的最高速度到達每小時640公里,升空極限12,000公尺,航程850公里。

英國的 Supermarine Spitfire Mk VB 戰鬥機最高速度每小時605公里,升空極限11,300公尺,作戰半徑760公里,最大航程(航渡距離)達到1,840公里。英國生產了兩萬架 Spitfire。

日本的Mitsubishi A6M5 Zero "Zeke" 零式機最高速度每小時533公里雖然相對較低,但是它的最大航程居然達到3,105公里,真是不可思議。

美國的P-40E,Warhawk戰鬥機最高速度每小時580公里,升空極限8,800公尺,航程1,100公里。

美國的 P-47D Thunderbolt戰鬥機最高速度每小時685公里,升空極限13,100公尺,最大航程1,290公里。

美國的 P-51D Mustang 戰鬥機最高速度每小時703公里,升空極限12,770公尺,最大航程2,655公里(帶副油箱)。

中華民國的空軍曾經裝備P-40E,P-47D,與P-51D。

 


清晨獨自慢跑的 YST

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YST 的回應
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YST
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龍公主 龍公 主與貝勒爺網路巧相逢

YST 已經對此欄所有的評論和意見做了回應。內容請閱讀「市長的觀點」。

 

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velocity
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Imlegend
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首先,我認為螺旋槳的漿葉尖端速度與飛行速度是獨立的,也就是無關的,因為它們互相垂直。這種直覺是因為我把聲波當電波看(這也許有點天真,可能是錯的)。如果一束電波是水平方向傳播的( horizontally polarized )另一束電波是垂直方向傳播的( vertically polarized ),這兩股電波傳到同一個接收站,它們是不會互相干擾的。水平電波接收器收不到任何垂直電波的訊號,反過來也是。這就是為什麼衛星傳播電訊要用兩種不同的 polarizations ,因為同樣的頻寬他們可以重複應用,賺兩倍的錢。

An obvious mistake.

Velocity is a vector quantity. If both speeds are v, the speed should be sqrt(2)*v=1.414v.

800km/hr * 1.414= 1131.2km/hr

I don't know much about the rest of this topic.



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Mustang你居然就是CobraChen!
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齋貓
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剛剛前往拜訪了你的網誌, 赫然發現你原來就是與大俠齊名的CobraChen!

YST市長, 勸你別再堅持己見了. Dasha與CobraChen都是網上軍武界十多年來響叮噹的名號, 在這方面犯錯的機率幾乎是零, 而我這個老字號市民也同意他們兩位的看法. 所謂聞道有先後, 術業有專攻, 勸你這次還是退一步, 虛心求教吧.
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請市長看訪客簿
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齋貓
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有些話不方便公開講, 請移駕訪客簿.
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無言
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mustang
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曾太公
齋貓
Das Reich

看到這裡,已經是無言。既然專業的資料被這樣的解釋,那麼,這是我最後一篇的發言,其他的,我會寫在我的BLOG或者是論壇上。

首先,我認為螺旋槳的漿葉尖端速度與飛行速度是獨立的,也就是無關的,因為它們互相垂直。這種直覺是因為我把聲波當電波看(這也許有點天真,可能是錯的)。如果一束電波是水平方向傳播的( horizontally polarized )另一束電波是垂直方向傳播的( vertically polarized ),這兩股電波傳到同一個接收站,它們是不會互相干擾的。水平電波接收器收不到任何垂直電波的訊號,反過來也是。這就是為什麼衛星傳播電訊要用兩種不同的 polarizations ,因為同樣的頻寬他們可以重複應用,賺兩倍的錢。

這段話最大的問題就是把氣體看成是有方向性的,物體在空氣中的移動產生的相對速率變化是看這個物體的移動方式,螺旋槳雖然是轉動,但是他的葉片和空氣的相對速率變化就是和機翼類似,這也是為什麼30年代的薄機翼理論和設計才能夠同樣適用。

我想像中螺旋槳的葉片超音速產生的震波所導致的影響是葉片與葉片之間的影響,所以葉片越長轉速就必須降得越底。但是 mustang 的說法正好相反,把我嚇一跳。 800 公里的時速也非常困擾我,因為海平面的音速是每小時 1,224 公里(每秒 340 米)。 800 公里 / 小時是活塞發動機的極限完全使我困惑,一個神奇的數字。不過,這好像也不是重點。

如果你不知道臨界馬赫數,那麼你無法體會這個之間的差距。

P-51H 的最高速度是每小時 487 英哩( 784 公里),整整比 P-51D 高出每小時五十英哩,或每小時 80 公里,速度增加的量是非常顯著的( significant )。

你完全沒有注意到,H型比D型輕了300公斤,這個重點你忽略了,其他的結論就出問題了。

1.P-51D 螺旋漿的最高轉速 < P-51H 螺旋漿的最高轉速 < 1908 轉 / 分 。

2.P-51D 的 1,695 匹馬力的 Merlin V-1650-7 發動機即使用盡吃奶的力氣也無法增加螺旋漿的轉速到 P-51H 螺旋漿的最高轉速。

你難道不知道主軸和螺旋槳之間有減速齒輪的機構,你這樣的解釋不是根據實際上的設計作的推論。

航空專家和那些寫書的專家,他們把三0年代開始研發航空渦輪發動機最重要的動機歸咎於螺旋槳的轉速受到限制。事實上,直到二次大戰結束,最快的戰鬥機 P-51D 可憐的汽油內燃機使盡了吃奶的力氣也無法增加螺旋漿的轉速,即使這個轉速離安全限制還遠得很。航空專家號稱螺旋槳受音速限制才不得不研發渦輪的鬼話如何能夠服人?

這段話讓許多人都非常無語,你對高速空氣動力沒有概念的情況下,這種結論實在是令人不知道你究竟是要爭面子還是討論事實。

30年代的活塞發動機出力還不到1000匹的時候就已經出現震動現象而引發研究,結果你自己發明這種理論,假如你真的要知道實際上的情況,就應該尊重那些研究出來的結果,而不是自己發明奇怪的解釋。

話說到這裡,其他的批評,如我上面說的,不會寫在這裡,你要發明就請繼續吧。



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YST 的想法和判斷沒有改變
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YST
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謝謝 mustang 的數篇回應文,讓我更加瞭解設計飛機的複雜。

 

回齋貓的貼文時還沒有看到mustang的回應文,看了以後有些地方反而更糊塗了,正準備回應就看到「大俠」的貼子,明白了一些事情,但是我的基本信念並沒有改變,那就是,30年代研發渦輪發動機最重要的動機(motivation)不是螺旋槳的葉片尖端不能超過音速,而是汽油活塞發動機失去開發的潛力。我知道航空工程的書本上一定把這項研發的動機都說成是前者,那是漂亮話,比較有學問的話,專家都這麼讀的書自然就相信這個說法。YST不讀他們的書,所以不受書本影響,全憑常識作判斷。

 

首先,我認為螺旋槳的漿葉尖端速度與飛行速度是獨立的,也就是無關的,因為它們互相垂直。這種直覺是因為我把聲波當電波看(這也許有點天真,可能是錯的)。如果一束電波是水平方向傳播的(horizontally polarized)另一束電波是垂直方向傳播的(vertically polarized),這兩股電波傳到同一個接收站,它們是不會互相干擾的。水平電波接收器收不到任何垂直電波的訊號,反過來也是。這就是為什麼衛星傳播電訊要用兩種不同的 polarizations,因為同樣的頻寬他們可以重複應用,賺兩倍的錢。

 

我想像中螺旋槳的葉片超音速產生的震波所導致的影響是葉片與葉片之間的影響,所以葉片越長轉速就必須降得越底。但是mustang的說法正好相反,把我嚇一跳。800公里的時速也非常困擾我,因為海平面的音速是每小時1,224公里(每秒340米)。800公里/小時是活塞發動機的極限完全使我困惑,一個神奇的數字。不過,這好像也不是重點。

 

YST 用個實際例子來說明自己的看法,這樣最清楚,大家一目了然。

P-51D 野馬戰斗機的螺旋槳有四片葉子,螺旋槳的直徑是11英尺2英寸,等於3.4036米。

簡單的算術告訴我們P-51D的螺旋槳的尖端到達音述的轉速是每秒32轉,或每分鐘1908轉。不管野馬戰鬥機的發動機馬力有多大,這個轉是絕對不可逾越的。

P-51D 的發動機是勞斯萊斯十二個氣缸的 Merlin V-1650-7,功率是1,695 HP.

P-51D 的最高速度是每小時437英哩(704公里)。

 

P-51H 的發動機是勞斯萊斯十二個氣缸的 Merlin V-1650-9,功率是 2,218HP,比 P-51D 發動機的功率高出 523 匹馬力。這個發動機用了新的增壓器。

P-51H 主要的改變是機身稍微長一點,並且把垂直尾翼增高大大增加了水平方向(yaw)的穩定性。所以 P-51H 的重量應該略微增加,但是最重要的是螺旋漿沒有任何改變,所以轉速的限制是相同的。

P-51H 的最高速度是每小時 487英哩(784公里),整整比 P-51D 高出每小時五十英哩,或每小時80公里,速度增加的量是非常顯著的(significant)。

 

好了,我們都知道螺旋槳飛機要增加速度唯一的方法就是增加螺旋漿的轉速,不可能有第二種選擇。因此我們可以得到下面的結論:

1.P-51D 螺旋漿的最高轉速 < P-51H 螺旋漿的最高轉速 < 1908 /分 。

2.P-51D 1,695 匹馬力的 Merlin V-1650-7 發動機即使用盡吃奶的力氣也無法增加螺旋漿的轉速到 P-51H 螺旋漿的最高轉速。

3.P-51H 螺旋漿的最高轉速是安全的。

4.P-51D 的速度不能提高不是因為它的螺旋槳受到葉片不能超過音速的限制,而是因為它的發動機馬力不足。

 

P-51D YST最喜愛的螺旋槳戰鬥機,也是第二次世界大戰速度最快的螺旋槳飛機。P-51H 入役的時候,第二次世界大戰已經結束了。

 

航空專家和那些寫書的專家,他們把三0年代開始研發航空渦輪發動機最重要的動機歸咎於螺旋槳的轉速受到限制。事實上,直到二次大戰結束,最快的戰鬥機 P-51D 可憐的汽油內燃機使盡了吃奶的力氣也無法增加螺旋漿的轉速,即使這個轉速離安全限制還遠得很。航空專家號稱螺旋槳受音速限制才不得不研發渦輪的鬼話如何能夠服人?

 

YST 用實際的例子和最簡單的邏輯証明專家和書本上號稱的研發動機是謊言。為什麼他們說謊(扭曲事實)?因為他們愛面子,寫書的人尤其喜歡說漂亮話,用大定理來唬人,炫耀他們的學問。其實動機永遠是最自然的,而簡單的思路最自然。但是專家們如果用簡單的方式說話,別人就不那麼尊敬他們了。

 

另外一件事是我很明瞭渦輪發動機也有相似的問題,而且有切身之痛。怎麼說呢?那是多年前我買了一部有增壓器發動機的汽車,不到一年被我燒掉兩個 turbo charger。工人搞不懂,最後修理廠有個行家工程師,他出來跟我解釋說他們的 turbo charger 需要特殊潤滑油,市面上沒有,只有他們廠才有,他每個月定量進口。你說,這渦輪不是豆腐做的嗎?後來那輛車子被我低檔爬長坡把發動機燒掉了。小小一個汽車發動機的增壓器都這麼麻煩,害死人,何況複雜、大功率的航空渦輪發動機。YST 從來不敢小看渦輪這玩意兒。

 

最後,mustang 老兄,你是金庸迷嗎?說話老是非也、非也的。我也愛看他的武俠小說,但是比較喜歡令狐沖。

 

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大俠前輩?!
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齋貓
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嗚哇, 台灣首席軍武+動漫老前輩出手了, 感激不盡.

有空請再多翻譯幾本戰車學校
(或是大和撫子007也好...不, 是更好 XD )
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幫忙轉貼
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mustang
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Das Reich
齋貓

幫大俠轉貼他寫的


小弟剛剛去註冊發言,沒想到寫了八大條卻好像沒有辦法傳上去......還我的時間來啊!
沒辦法,重寫在這邊,看哪位幫小弟轉貼好了:
1.推重比的概念是噴射引擎出現後才有的,活塞時代用的是馬力荷重比,這個也用到現在的渦輪螺旋槳引擎.不要把產品誕生時還不存在的概念亂套.

2.活塞引擎在1950年代還有繼續發展,B-36用的引擎以後萊特還打算發展更大的,計畫輸出功率7000馬力,不過測試才到5000馬力時公司倒閉......

3.F -80/T-33用的引擎J-33推力約2200公斤,這引擎改成渦輪活螺旋槳以後用在我們要買的P-3上,輸出功率變成6600軸馬力+400公斤推力,耗油不變......還有一個不怎麼精確的經驗公式,就是噴射引擎改成渦輪螺旋槳引擎時,推力大概會增為5倍.這告訴我們螺旋槳絕非沒有增大推力的可能性,噴射也不是比較省油或推重比較高甚至推力較高的設計.

4.要研究燃油效率,就要拿活塞引擎汽缸內的壓縮比及油氣混合比,與渦輪系列引擎的類似數值比較.這個小弟要回去翻書才找得到確實數據,但活塞的這些數據通常比渦輪的漂亮.

5.螺旋槳極限約800km/hr是當年的看法,現在噴射推進與螺旋槳推進的效率轉換點大概在640km/hr,那之上換噴射引擎會比較省油.

6.螺旋槳翼端速度與飛機的飛行速度還是有關的.基本上螺旋槳的翼端氣流速度,是螺旋槳的轉速(要乘以圓周換成距離)加上飛行速度的合向量,由於雙方大致是夾90度,所以可以用商高定理(畢氏定理)來算.數學與物理才有用,直覺是沒有用的.

7. 音障的問題可以這樣講:飛機在空氣中飛行時機身會產生低頻震盪,低頻陣的會產生低頻聲波以音速向四周傳播,這些聲波的效果就像電視上看到重要人物前後的隨扈,或進出警局與法院的關鍵人物前後的警察,會幫你先趕開一些人,減少擋你的人,讓你快一點上下車.可是當飛機到達與超過音速時,聲波沒有你快,那狀況就像沒了隨扈與警察的重要人物,記者會死擋著你,那阻力就高很多了.而如果被擋的是前世界重量級拳王泰森還好,他用力擠還是能很快前進,可是假如是總統夫人吳女士那樣殘障又瘦弱的人呢?豈不被擠倒了?螺旋槳就是這樣脆弱的東西.而且碰到音障後,螺旋槳的推力雖然不會嚴重降低,但阻力卻會不成比例的嚴重升高, 阻力高於推力時你就別想加速了.

8.那用一堆小螺旋槳可不可以超音速飛行?基本上在機首主震波後的氣流雖然會減速,但因為你整個飛機還是在超音速狀態,所以相對速度很快還是會加回來,然後產生更多的震波.螺旋槳因為轉動,會比機身其他部份的速度更高,不管你怎麼設計,就是會先碰上震波,無法逃避.

9. 飛機分代的工程很大,因為當年這個劃分就是一個可以告上消基會而且絕對可以勝訴的不負責任廣告詞,偏偏大家積非成是,現在很多劃分就不好改了.想從螺旋槳時代談起,建議可以先看看小弟在全球防衛雜誌2005年12月號到2006年1月號的文章.單純噴射時代分代的話,更早一點小弟也有一篇全球防衛的文章是講這個的,但那一期就忘了.

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非也
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mustang
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號稱因為螺旋漿葉不能超過音速所以要研發渦輪發動機是違反常識,也就是違反直覺的,因為當時並沒有螺旋槳不能解決的問題,不應該承擔活塞發動機被淘汰的原罪。後來的渦輪螺旋槳就是明証。

渦輪螺旋槳可以超音速嗎?也是不行的,接近音速並不表示可以超音速,螺旋槳競速機只能在俯衝短暫超音速,但是需要冒著螺旋槳結構出問題的狀況。

你可以參考這本書的簡介:

http://www.amazon.com/R-4360-Pratt-Whitneys-Major-Miracle/dp/1580070973/ref=pd_sim_b_2/104-5878623-7980702

看看這顆發動機可以出力到4000匹馬力,當然不能說活塞發動機已經到一個技術上不可突破的極限。

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有三個問題點
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mustang
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Das Reich
愛台也愛中
齋貓

五0年代在設計最新飛機的時候都還採用螺旋槳,三0年代憂慮螺旋槳葉的尖端會超音速是不能服人的,這不過是理論上的漂亮藉口。當時真正的問題是汽油活塞發動機已經沒有開發的潛力,活塞發動機不可能全時間做工是它先天的致命傷,研發渦輪動力是最自然的方向。既然渦輪發動機不用螺旋漿,螺旋槳葉片不能超音速的問題也就不存在了,一箭雙鵰,把螺旋槳未來的問題也一併解決了。 

1.50年代還在設計螺旋槳飛機是因為那是過渡期間,以及當時噴射發動機的效率不佳,對於航程需求有很大的問題。

2.30年代發現螺旋槳的極限不是理論,實際上理論是後來才有的,先發現的是現象,也就是發生震動導致木質螺旋槳甚至會有斷裂的危險,而當時知道的是比較薄的翼剖面能夠延緩這個現象的發生,實際上的理論是後來才建立並且驗證的。

這和汽油辛畹值是類似的,都是先有現象出現,實際上怎麼去解釋和建立理論是後來的研究。

3.活塞發動機受到限制的地方還包括增壓器,這是一般人不清楚的部分。

4.你可能不知道,噴射發動機的壓縮和渦輪葉片也有接近音速會出去效率的問題,所以過去很多發動機有問題,後來需要研究出特殊的葉片形狀以及可動定子和轉子都有關係。因此並不是沒有問題,而是這個問題已經在螺旋槳的使用上被了解了。

最後,活塞發動機還有柴油的型態,不是只有汽油。只是用柴油的不多,德國在二戰前開發的Ju 86高空轟炸/偵察機就是柴油的。

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