桨型很关键,如果装个电风扇那样宽大的螺旋桨上去,尽管它排出的空气量确实不小,但还有一个螺旋桨的面积产生的阻力,绝对得不偿失!还有一个则是桨距,这个很好理解,桨距就是螺旋桨偏转的角度,当然角度越大,风量也越大,但它总有个极限,比如变成90度就没戏了,所以它和转速以及桨型之间有一个关系,最大化利用动力当然是极好的!不同桨距模式最后则是转速,螺旋桨尖很容易在高速下突破音速,所以此时螺旋桨尖就气流就分离了,失去了螺旋桨的作用,因此避免超音速气流分离也是高速空气桨的可以课题,这个其实简单,控制转速不就好了么?但同样存在一个效率问题 。
电风扇怎么就没飞上天呢?准确的说电风扇没有上天是因为它的功率太低了,比如直升机全都是螺旋桨产生的升力来来悬停,当然还有部分地效作用,所以直升机悬停分有地效悬停和无地效悬停,相对有地效悬停海拔可以高一些,无地效悬停海拔就比较低了!差别可不是一般的大道理很简单,螺旋桨产生的拉力和飞行器重量相等时,即可悬停,有地效悬停就是螺旋桨和地面之间产生类似一个气垫效应托住飞机(当直升机距离地面比较近时,其旋翼下洗气流会受到地面的影响,地面阻碍造成的流场变化使旋翼消耗的诱导功率(用于加速流经旋翼的空气)减小),而无地效悬停就是没有这个气垫效应!所以两者是有比较大差异的!当电风扇吹风面朝下时,它也产生了气垫效应和推力,但这个力不足以和它自身的重力抗衡,因此它无法起飞,但此时你如果将其放在弹簧秤上称一下,那么就可以明白,此时它的重量降低了,而减少的重量就是电风扇转动时产生的升力,当然电风扇的质量是不会变的 。
如果你使用一个大功率的无刷高速电机,装上螺旋桨,然后调节转速,它是会飞起来的,但有一个作用你不可忽视,就是反向扭矩导致的扭转,这就是直升机要尾桨来平衡的原因或者用俄罗斯卡-52类似的串列正反转螺旋桨!无刷电机 双螺旋浆或者用麦道著名的MD600N无尾桨直升机,其实在那粗大的尾梁内,有一个从主旋翼下方导入气流经过一个风扇到尾部的开孔,它的好处时候没有尾桨不会不小心打到障碍物!MD600N直升机尾梁结构MD600N直升机 。
螺旋桨飞机无法接近音速,部分原因是桨尖速度难以超过音速,超音速喷气机的压气机扇叶尖端就不会超音速吗?
你猜对了,的确没有过音速螺旋桨飞机桨尖速度之所以不能超过音速,根本原因在于超过音速时,会碰到音障,产生激波 。不仅桨尖阻力激增,而且气流会被冲乱,工作效率直线下降,严重时激波甚至会打断桨叶,引发事故 。如果没有这个激波的话,是可以超音速的 。现在有些直升机通过特殊形状桨叶和新型材料,可以推迟翼尖激波的产生,实际翼尖运转速度已经超过音速 。
比如美军的CH-53K的特殊桨叶,最大翼尖马赫数可以达到1.24马赫(具体还要看空气密度、湿度等情况),这样就可以大大提升升力水平 。但超音速飞机主要是通过超音速进气道来控制到达涡扇扇叶前的空气速度,虽然其基本原理都是利用进气口正斜激波,以及进气道内部不同通过横截面来进行控制 。但具体方式上并且经过多年的发展,已经形成了多种不同的进气道不知 。
不同类型的进气道有不同的优缺点,并且随着技术的发展,不断进行发展 。不超音速的民航客机,发动机进气道就很简单,这种皮托管式进气道结构最轻F-5战斗机则是典型的进气道控制气流速度,先是前突的机首产生激波锥,来削弱紧贴机身两侧进气口的空气流速 。然后进气道有个非常明显的“蜂腰”,气流先通过一个狭窄隘口后,进气道突然放宽,从而降低流速 。
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