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俄罗斯图-95战略轰炸机为什么用双层螺旋桨,有什么好处吗?

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干练水手

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发表于 2019-12-23 11:49 | 显示全部楼层 |阅读模式

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俄罗斯的图-95战略轰炸机,是一款很了不起的飞机。自从20世纪50年代一飞冲天以来,至今已翱翔了60多年。而且还将继续服役到2040年左右,与老对手B-52一起成为真正的“百年飞机”。

图-95轰炸机机身长46米,翼展50米,最大起飞重量190吨,最大速度830千米/小时,实用升限10500米,有一个恰如其分的称号——“熊”。显著的特点除了大之外,还有4组奇特的双层螺旋桨。

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▲图-95战略轰炸机

这种AB-60H型双层螺旋桨是十足的大家伙,直径最大达6.2米(NK-12MV)。它是同轴反转可逆桨距螺旋桨,一根桨轴上有2个桨叶,按相反方向旋转。

螺旋桨后面是著名“大力王”——NK-12M系列涡桨发动机,是大熊无穷力量的来源。

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▲双层同轴反转螺旋桨

涡桨发动机与活塞发动机不一样,它是喷气发动机的一种亚型,核心与涡喷发动机相似。只不过涡桨的涡轮扇叶,会最大限度汲取动能驱动螺旋桨;而涡喷的涡轮扇叶汲取动能少,只保证驱动压缩机即可,更多以高压气体喷射获得推力。

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▲涡桨发动机

之所以用双层螺旋桨,也是一种妥协。

1、二战战争刺激下,飞机发动机功率迅速提高,从早期7、800马力窜升到后期的2000~2500马力。

发动机功率提升,最终传递到螺旋桨体现。所以发动机马力越大,螺旋桨直径越大,桨叶也相应增加。

二战后期,美国P-47“雷电”和F4u“海盗”都装备了2000多马力发动机,其螺旋桨直径已接近4米。

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▲P-47“雷电”

而图-95得NK-12M发动机功率达到15000马力!如果用单层螺旋桨直径该有多大。两层桨叶的螺旋桨直径都5.6米(NK-12MA)和6.2米(NK-12MV)。

这么大的螺旋桨,让图-95起落架变得很高,再用单层就更没法看了。另外,太大的螺旋桨从材料、结构、可靠性上都无法保证。

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▲起落架很高

2、螺旋桨对空气做功,空气也对螺旋桨施加反作用力,由此产生扭矩。扭矩增大影响飞行稳定,所以要通过飞机设计和副翼去平衡扭矩。

同轴反转螺旋桨的前后两个螺旋桨,在行星齿轮带动下以不同方向旋转,正好平衡扭矩。还能抵消螺旋桨桨尖产生的空气涡流,降低涡流能量损失,提高效率。

3、大直径螺旋桨,桨尖部分有可能超过音速。

超音速会产生激波阻力,叶片表面边界层气流分离,导致飞行阻力直线上升,效率大幅下降,还会损坏设备。

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所以,为了平衡扭矩、降低制造难度,也为了避免桨尖超音速,库兹涅佐夫设计局就使用了双层的同轴反转可逆桨距螺旋桨。

同轴反转螺旋桨在二战中已经大量使用,比如英国“喷火”战斗机部分型号、格里芬引擎的美国P-51D,以及战后英国的“塘鹅”舰载机都是这样的螺旋桨。

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▲喷火MK XIX上的同轴反转螺旋桨

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▲“塘鹅”舰载机

同轴反转螺旋桨优点很多,但缺点也不少。

最重大缺点就是噪音太大。因为双层螺旋桨反向旋转时会将气流撕裂,产生巨大噪音。

图-95飞行时,远在大西洋海底监听潜艇的水声监听网都能听见它。不过它的噪音还不是最大,美国曾经的XF-84H技术验证机才是史上噪音最大的飞机,人称“雷电尖啸”,又叫“吹牛大王”。

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▲使用超音速桨叶的XF-84H

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▲与众不同的宽弦方桨尖

其桨尖速度超过音速,音爆传播数百米令人癫狂,在地面试车时40公里外都能听见,机场塔台要挂上厚毛毯防止玻璃震碎。和风漫谈原创,禁止抄袭。

综上种种原因,图-95才使用双层螺旋桨,成为极具美感的显著特点。如今,图-95在各种巡航导弹、空地导弹的支持下,依然保持着巨大威慑力,是俄罗斯保卫国家、抗击霸权的王牌武器。

和风漫谈原创文字,欢迎关注。图片来自网络,个人观点,仅供参考。
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