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為什麼固定翼飛機速度比直升機快?

作者:由 北京貸款規劃 發表于 收藏時間:2022-01-06

與固定翼飛機不同,直升機在空中飛行所需的上升力和推力必須透過旋轉翼的旋轉來獲得。然而,根據傳統旋轉翼飛機的飛行原理,當直升機的旋轉翼速度過快時,前進葉片往往會產生激波,而後進葉片會失速。因此,傳統直升機的最大前進速度長期不能超過340公里/小時的極限。

為什麼固定翼飛機速度比直升機快?

為了實現速度的突破,國外的直升機設計者早就提出了傳統的結構設計,即旋翼能否改變作為升力和推力,將推力單獨新增到直升機中,從而產生了複合直升機的概念。這種高速直升機在懸停和低速時以直升機模式工作,速度提高到一定程度後,選擇一個進入自轉狀態;當速度再次提高時,旋翼速度降低並逐漸解除安裝,機翼逐漸承載。這樣,葉片剖面迎角的減小和轉速的降低,分別推遲了後葉片的氣流分離和前葉片的激波失速。使機翼為旋翼解除安裝是複合直升機的核心思想,其典型機型有美國X-2、X-49A、歐洲X-3、俄羅斯卡-90等。

但是,這種設計只是推遲了激波和時速,並不能完全消除這些現象。因此,直升機的最大飛行速度遠低於固定翼飛機。美國的X-2高速直升機是世界上最快的直升機,巡航速度可達463公里/小時,是美國現役黑鷹直升機的兩倍,但遠遠低於超音速固定翼飛機。美國V-22魚鷹傾轉式旋翼機是一種特殊的直升機,其設計核心思想是在懸掛和低速時以直升機模式工作;當速度提高到一定程度時,傾轉式旋翼成為螺旋槳,成為固定翼飛機模式。即便如此,它的最大速度也只有每小時556公里。

直升飛機作為20世紀航空技術的獨特創造之一,大大擴大了飛機的應用範圍。直升飛機是典型的軍民兩用產品,可廣泛應用於運輸、巡邏、旅遊、救護等領域。

法國人保羅·科爾尼於1907年8月開發了一架全尺寸載人直升飛機,並於同年11月13日試飛成功。這種直升飛機叫做人類第一架直升飛機。這種叫做飛行腳踏車的直升飛機,不僅靠自己的動力離開地面0。3米,完成了垂直升空,而且連續飛行20秒,實現了自由飛行。

最大時速可達300km/h以上,俯衝極限速度近400km/h,實用時速可達6000米(世界紀錄為12450m),一般航程可達600~800km。攜帶機內外副油箱的過渡距離可達2000km以上。根據不同的需求,直升機的起飛重量不同。目前世界上使用的重型直升機最大的是俄羅斯米-26(最大起飛重量為56t,有效載荷為20t)。目前實際使用的是機械驅動的單旋翼直升機和雙旋翼直升機,其中單旋翼直升機數量最多。

Fixed-wingplane(Fixed-wingplane),通常被稱為飛機(英文:plane),是指由動力裝置產生前進的推力或拉力,由機身的固定翼產生升力,在大氣層中飛行的重於空氣的航空裝置。

一九○三年十二月十七日這個寒冬,來自美國俄亥俄州代頓的腳踏車製造商萊特兄弟在北卡羅來納州的基蒂·霍克試飛成功了一架結構單薄、外觀奇特的雙翼飛機——飛行者一號。它是人類歷史上第一架可以自由飛行,完全可以操縱的飛機。這個日子就是飛機誕生的那一天。

改變後掠翼飛機,即機翼後掠角在飛行中可以改變的飛機,也屬於固定翼飛機。現代化超音速飛機廣泛使用的小型展弦比大型後掠翼,超音速阻力小,但低速時氣動效率低,升力特性差。使用低速效能好的小型後掠角的大型展弦比機翼又會使超音速效能變差。改變後掠翼飛機透過改變後掠翼角度,可以解決高低速度效能要求的矛盾。

飛機在起飛和低速飛行時使用較大的後掠角,此時翼展弦比最大,因此具有較高的低速巡航效率和較大的起飛和著陸升力。超音速飛行時使用較小的後掠角,減小翼展弦比和相對厚度,有利於降低超音速飛行阻力。

另外,當超音速轟炸機和強擊機進行超低空高速飛行時,為了減少不穩定氣流造成的顛簸,還要求機翼後掠角小,展弦比小。現代化的變後掠翼飛機通常用於多用途戰鬥機,殲擊轟炸機和戰略轟炸機,如蘇聯的米格-23戰鬥機,圖-160戰略轟炸機,以及西歐的狂風和美國的F-14戰鬥機,B-1戰略轟炸機都是變後掠翼飛機。

標簽: 直升機  飛機  飛行  旋翼  掠翼