俄罗斯的图-95战略轰炸机首飞几十年以后仍在服役。虽然这款飞机是螺旋桨式的,但其最大速度可达925公里/小时,可与喷气式飞机相媲美。它为何能达到如此高的速度?原因之一就在于螺旋桨的形状。

打开网易新闻 查看精彩图片

图-95装备了4台发动机,每根轴上都装有两组螺旋桨。这种螺旋桨配置被称为“同轴反转螺旋桨”。这两组螺旋桨分别以左旋和右旋旋转,即它们以相反的方向旋转,从而相互抵消了力量。

螺旋桨飞机无论是往复式的活塞发动机还是涡轮螺旋桨发动机,都会根据“作用与反作用原理”产生与旋转螺旋桨相反方向的额外力(称为反扭矩)。随着发动机输出的增加,这种额外力也会增大。

例如,对于单发飞机,在水平飞行中,如果螺旋桨是右旋的,则会施加向左行进的力。于是现代的单发螺旋桨飞机有时会故意使飞机重量左右不均匀等,但这会使得飞机操纵变得不那么直观。对于双发或四发飞机,除了将发动机以一定角度安装在机身上之外,还可以采取像空客A400M那样,使左右螺旋桨以相反方向旋转,以实现直线前进。

不依赖这些措施来稳定机身,并将发动机产生的多余能量高效地转换为推力,这就是同轴反转螺旋桨的设计理念。在同一个轴上设置两组螺旋桨,并且让它们朝相反方向旋转,可以相互抵消试图朝相反方向推动的力量,防止无谓的能量消耗。

得益于此,图-95能够实现前文提到的925公里/小时的作为螺旋桨飞机的惊人高速。这一速度在2024年仍在服役的螺旋桨飞机中是最快的。

打开网易新闻 查看精彩图片

安-70运输机的二重反转螺旋桨

实际上,同轴反转螺旋桨技术早在20世纪30年代,即第二次世界大战之前就已经出现。最初是用于竞赛的水上飞机。在战争中,这种高速特性使得它在战斗机中也被多次考虑采用,不仅有原型机,还有少量的量产机也搭载了这种螺旋桨。然而,由于其内部结构复杂,维护效率低,成本高,以及整体重量增加等缺点,它并没有被大规模生产采用。

除了普通飞机之外,直升机也采用了类似的机制。例如,Sikorsky(美国西科斯基飞行器公司,已于2015年被洛克希德马丁公司以90亿美元的价格收入囊中)的S-97 Raider直升机就采用了同轴反转旋翼设计,这种设计不仅能够实现高速飞行,还能保持低噪音和高机动性。