在飞机螺旋桨上装两组叶片,让其进行反方向旋转,这种操作你见过吗?在上世纪,英国和苏联的工程师,就曾设计过这种飞机,据说效果还不错,情况真的是这样吗?
这种听起来不可思议的螺旋桨,确实是真实存在的,名叫同轴反转螺旋桨。
同轴反转螺旋桨
顾名思义,就是发动机上有两组转动的螺旋桨,通过一根主轴连接起来。在两组螺旋桨叶片之间,有一个行星齿轮对其进行驱动。在这种情况下,两组螺旋桨就能实现反方向转动了。
关于同轴反转螺旋桨的优势,也很明显,那就是能把飞机发动机的扭矩给配平。
要知道,在二战时期的许多飞机,大多都是单发螺旋桨。这种螺旋桨在工作过程中,叶片会对发动机产生一个角速度相反的力,这种力也叫扭矩。随着扭矩的增大,飞机很容易就会陷入翻滚状态。稍有不慎,就机毁人亡了。
后来工程师们为了平衡飞机的飞行状态,只能在飞机上增加副翼。但这样一来,无疑就增加了飞机的重量,让飞机耗费更多的燃油。
工程师在经过一番苦思冥想之后,突然灵光一闪,想出了同轴反转螺旋桨这么个玩意儿。一旦同轴反转螺旋桨启动,它就可以让两个方向的叶片同时产生扭矩,这样就能将扭矩互相抵消了。
除此之外,同轴反转螺旋桨还有一个好处,那就是能提升效率。根据工程师的研究,同轴反转螺旋桨启动后,可以消除叶尖上产生的空气涡流。这样一来,就能提升6%-16%的效率,可谓是一举多得。
也正是因为同轴反转螺旋桨如此厉害,所以在上世纪,有无数国家纷纷投入了同轴反转螺旋桨的研制历程。比如英国,就像曾大量生产过这类产品。
前期英国曾将这种螺旋桨,运用到了桑德兰水上飞机和Fairey Gannet空中预警机上。到了后期,英国干脆将其用在了喷火战斗机上。
英国之所以这样做,主要也是因为喷火战斗机的螺旋桨叶片,其长度受到飞机起落架高度的限制,导致无法做大。在这种情况下,就只能采用同轴反转螺旋桨,来提高飞机的输出功率,进而提升飞机速度。
除了英国以外,苏联也曾折腾过这种螺旋桨,而且还玩出了花。当时的情况究竟是怎样的?
苏联图-95轰炸机
前面提到,在二战结束后,工程师为了解决飞机螺旋桨不稳定的问题,设计出了同轴反转螺旋桨这种设备。而这种螺旋桨的诞生,让英国的飞机得到了进一步迭代。
在上世纪50年代,苏联为了超英赶美,干脆也把同轴反转螺旋桨,作为了新一代的飞机升机工具。
比如苏联工程师研发的NK-12涡轮螺旋桨引擎,就是采用的同轴反转螺旋桨。而它也是迄今为止世界上推力最大的螺旋桨引擎。
由于这款发动机的功率实在太大,桨叶的面积已经无法再增加了。工程师后面只能通过增加螺旋桨的数量,来提升引擎的性能。
后来苏联工程师直接把研发好的NK-12引擎,运用到了图-95轰炸机身上,让它的速度达到了760公里/时,几乎都可以媲美现在的喷气式飞机了。
除了速度比较快以外,搭载了NK-12引擎的图-95轰炸机,其载重能力也很强,达到了惊人的20吨。
为了测试图-95的性能,苏联那时候还让其参与了一场核爆试验,那就是1961年,在新地岛试爆的沙皇核弹。
此核弹爆炸以后,立马乌云满天,火光四射,甚至连芬兰小镇上的玻璃都给震碎了,可见其威力之恐怖。而苏联实验人员用图-95来搭载沙皇核弹,足以证明图-95上那款螺旋桨发动机的性能之优越。
除了用在图-95上面以外,苏联工程师后面又将NK-12引擎用在了图-114客机,以及安-22重型运输机上。而安-22运输机,也成为了迄今为止世界上最大的军用重型运输机。
反正那时候的苏联,什么都要追求最大。唯有成为这个宇宙中的傲世强者,才能心满意足的活下去。
当然了,到了后期,随着军备竞赛的加剧,以及石油价格的下降,导致苏联一时间没钱了。捉襟见肘的苏联军工部门,只能将安-22这种大块头给停产,然后用安-124这种中型运输机来替代它。
由于安-124没有采用同轴反转螺旋桨,所以它的运输能力远不如前者。但这也没办法,毕竟老话说的好:“一分钱难倒英雄汉”。你实力再强,梦想再大,没钱也是属于空谈。
至于美国那边的话,在上世纪其实也造出过几架同轴反转螺旋桨的试验样机。美国后来成功了吗?
同轴反转弊端
当然了,像这种军备竞赛,美国又怎能置身事外?比如美国的波音公司,就曾打造出XF8B和XP-56这两款同轴反转螺旋桨的试验机。
只不过,随着后面喷气式飞机的技术越来越成熟,研发的喷气式飞机速度越来越快,美国干脆放弃了同轴反转螺旋桨这个模块。反正还有更快的飞机,干嘛非得吊死在一棵树上?
可以说,在飞机比拼这块,美国直接选择了切换赛道。在这种情况下,苏联也就只能望洋兴叹了。
当然了,美国之所以放弃同轴反转螺旋桨,除了是因为喷气式飞机的到来,还有另外一个因素,那就是同轴反转螺旋桨的噪音太大了。
就拿图-95来说,自从搭载了同轴反转螺旋桨够,其轴方向上的噪音,直接增加了30分贝。侧方向的噪音,也增加了10分贝。在这种情况下,飞机完全就变成一个轰隆隆的庞然大物了。
而这种特征所带来的危害也很明显。比如美军曾在大西洋设置的声呐网,轻而易举就能捕捉到图-95螺旋桨引擎的声纹。可见,图-95确实太容易暴露了。
毕竟别人家的飞机,都是用雷达捕捉的。它居然能被声呐这种低科技给捕捉到,而且还是在这么远的距离捕捉到的。这跟裸体游街有什么区别?
也正是由于这种螺旋桨引擎的噪音太大,以至于苏联后面直接将图-114这种搭载NK-12引擎的客机给停产了。
毕竟乘客们乘坐飞机,讲究的就是一个高端大气上档次。现在却一直被轰鸣的发动机声音给袭扰着,这还谈什么高端体验?干脆坐火车得了。
当然了,除了噪音比较大以外,同轴反转螺旋桨还有一个弊端,那就是结构太复杂了。
相比于普通的螺旋桨,同轴反转螺旋桨需要的配件较多。这样一来,就增加了发动机的重量和设计难度。如果设计不好,飞机几乎就爬升不起来了。
可见,同轴反转螺旋桨这种装备,既是飞机的助力,也是飞机的羁绊。随着后面喷气式飞机的到来,同轴反转螺旋桨飞机也就慢慢被时代给淘汰了。
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