为什么舰载预警机都是用螺旋桨?喷气式推力不是更大吗?
为什么舰载预警机都是用螺旋桨?喷气式推力不是更大吗?
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前苏联安-71功亏一篑,涡奖发动机在低速表现优势太明显
上世纪80年代,前苏联为适应库兹涅佐夫级航空母舰(当时称为第比利斯级)和乌里扬诺夫斯克设计新型舰载预警机。当时有两个设计方案进入最后的角逐,分别是安东诺夫设计局的安-71和雅科夫列夫设计局的雅克-44E。
安-71是以安-72短距起降运输机为蓝本,主要用两台进步D-436KT3涡扇发动机为动力,单台最大推力约10吨。如果该方案最后获胜无疑将是世界上首款以涡扇发动机为动力的舰载预警机。
安-71研发时间早,完成度也相当高,最初是计划作为能在前线野战机场进行短距起降的预警机,早在1985年就进行首飞。后适应航母舰载环境进行减重和结构增强,样机也早一步在库兹涅佐夫号航母上进行0航速情况下滑跃起飞测试。
另一个竞争者雅克-44E比较传统,其整体外形酷似美国E-2鹰眼预警机,因而被戏称为“红色鹰眼”。他用前苏联一大独门绝技共轴反桨D-27涡轴发动机,单台最大功率达到14000轴马力,接近当时美国E-2C预警机使用的T56-A-467涡轴发动机的5100轴马力的三倍。相应的雅克-44E的进度要滞后很多,一直到苏联解体前夕的1991年才进行首次样机着舰试验。但这并不方案前苏联当时的选择,雅克-44E胜出,安-71作为备胎和前线预警机继续发展。
雅克-44之所以能够胜出,一是其飞行性能全面占优。雅克-44E最大起飞重量40吨,最高时速740,升限13000米;而安-71最大起飞重量32.1吨,最高时速650公里,升限10800米,牛逼克拉斯的D-27共轴反桨涡奖发动机威力超群。
另一方面安-72作为短距起降运输机,采用当时新流行的上表面吹气襟翼技术,发动机布置在机翼上方,起飞时发动机喷出的部分尾气流沿着襟副翼向下运动,极大提高飞机在低速起飞时的升力水平,以及降落时下降速率。当时美国未投产的波音YC-14短距起降运输机也是采用类似布局。
△两种吹气襟翼布局,现在较为流行第二种设计
同时这种布局,发动机喷口气流高度过高,安-71的雷达被迫选择安装在垂尾上以避开发动机高温尾流影响,这也导致安-71重心高度过高,影响航母操作安全性。最终安-71虽然起步早,完成度高,但前苏联还是选择宁可等雅克-44E,惨遭淘汰。
与喷气式飞机相比,螺旋桨发动机产生的气流是一种大面积复合气流,这股气流同时通过并作用于飞机机翼上下表面。所以稍加改进,螺旋桨飞机就可以自带吹气襟翼效果,在飞机起飞阶段,这股螺旋桨产生的滑流可以较大提升飞机升力水平。在飞机降落阶段,螺旋桨直接反转产生反向推力,而喷气式飞机即使有反推装置也不敢在航母上用,人员武器装备太密集,喷气式飞机的尾部热气流乱窜会引发大事故。
这也是为什么54吨的C-130运输机就可以在7.5万吨的福莱斯特号航母上进行无弹射器起降,后来甚至装载13吨货物没有用阻拦索就实现降落在航母上,螺旋桨飞机在这方面具有天然优势。
制约航母舰载预警机机最大因素还是起降性能,而喷气式飞机虽然在推力上有优势,但在起降方面不如螺旋桨飞机。同时舰载预警机由于要背着个大盘子,空气阻力太大,飞不了多快,像安-71和雅克-44E飞行速度也就相当于0.3-0.4马赫,在这一阶段,用螺旋桨效率更高,油耗率更低。
喷气式飞机其实最大优势还是在高空高速方便,螺旋桨的工作效率(包括直升机)受空气密度影响很大,低空起飞阶段效率最高,但高空密度下降后效率就低很多。所以在万米高空阶段,喷气式飞机工作效率远超螺旋桨飞机,同时这一空域空气密度较低,飞行阻力也大大减少,飞行速度也较高,即使大型飞机也可以以亚音速速度飞行。这也是绝大多数大飞机用喷气式发动机的原因所在。
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舰载预警机要求的是滞空时间,反正有弹射器了,起飞没问题的情况下,要求机翼升力尽量大,这样就可以用最少的燃料飞最久,既然不要求速度,那么涡扇发动机才是首选,而涡桨发动机是涡扇发动机的一种变体,对了,预警机上面是涡桨,不是二战的活塞发动机,虽然都是螺旋桨但是涡桨效率高非常多!
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我也在想这个问题。有人说,航母上的舰载预警机都是用螺旋桨推进,包括美国的E-2系列预警机,和中国的预警600都是这样。舰载预警机用螺旋桨作动力,滞空时间长,预警机不需要太快的速度,这是问题的关键之一。
那为什么空军的战斗机一般采用涡扇发动机呢?比如美国空军的E-3望楼预警机,以及中国的空警2000也是涡扇发动机。而中国空军的空警500就是螺旋桨发动机,为什么会出现这种情况呢?中国未来空警3000应该也是涡扇发动机,这又是怎么回事呢?
其实航母装备的预警机个头是很小的,并不是人们想象的像空警500,空警2000那样大,那样的运输机最少是百八十吨,空警2000答到了200多吨。而舰载预警机呢?整体只有20多吨,最多不超过30吨,和航母上面的战斗机重量差不多。这么小的空间也是不得不做的办法,这叫小地方做大排查,不得不用省油的螺旋桨发动机。
根据美国海军的研究结果,舰载预警机巡逻半径只有400公里左右,而航母这个机场是移动的,也增加了舰载机的巡航里程。当然像航母这种预警机,面对小国是占上风的,但如果航母这种预警机面对大国呢?很可能是占不到便宜的,因为个头就在那里摆着。所以拥有大型航母的国家面对的本来就是弱国,像海洋上的大国与大国之间的对抗对两个海洋大国来说都是无法承受的。所以世界大国对抗的结果就是,互相商量着办。那么怎么做到这一点呢?用美国人的话就是:用实力说话。
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螺旋桨飞机虽然是推力小速度慢点,但是比喷气式飞机省油很多,同样的载油量滞空时间会更加持久,可以长时间的为航母提供保护。同样的载油量,喷气飞机飞俩小时就得回去加油一趟,非常影响执行任务
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首先舰载预警机用的也是喷气式发动机,预警机使用的是涡桨发动机+螺旋桨的动力系统,其中涡桨发动机是喷气式发动机的一种。
没有推力更大更小的说法。各种发动机推力都可以做的很大,一般都是把直径加大、功率加大。
舰载预警机为什么用螺旋桨?主要是考虑起飞距离短、油耗少、飞行时间长的优点。
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对于预警机,反潜机,能飞的慢是优点,预警,反潜的实际需求,不是越快越好,而是长时滞空,不至一下飞过头儿,同时也要求较大的载重,较短的起降距离,
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涡轮螺旋桨发动机也是喷气式发动机的一种,所以不要认为螺旋桨的就是二战时期的那种,那是活塞式螺旋桨,这二者区别是很大的。
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预警机不需要飞多块,飞多远。需要的是滞空时间和稳定性,这点螺旋桨更有优势,而且更便宜!
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舰载机预警机要求的是省油长航程,滞空时间久,速度慢,航母起飞滑跑距离短,这些都是螺旋桨飞机的优势。
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