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YST對航空基礎面的誤解和他的面子之八 - 推力與超音速飛行
2007/01/24 02:46
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原文請參考:航空專家對螺旋槳的蓄意扭曲

要強調的一點是,我絕對不是專家,只是有興趣而以。接下來說明一下以下論述有問題的地方。

 
飛行器能不能超音速是在於有沒有功率強大的發動機,也不是因為飛機用了螺旋槳就不能超音速。更何況三0年代開始研究渦輪發動機的時候,飛機的速度連每小時四百公里都沒有,不到音速的三分之一。

如果科學家在三0年代號稱為了音速問題不得不研發渦輪發動機,那就好像錢學森的四人小組在加州理工學院搞火箭,如果他們號稱是為了登陸月球不得不研發火箭動力,是一樣的不誠實。

飛行器不能超音速是因為發動機不夠力,這一點是對的,可是,不夠力的發動機和螺旋槳的限制之間並沒有直接等號的關聯,尤其幾篇文章當中都一再的強調,先達到音速區域的螺旋槳葉片,和飛行速度也沒有直接的關係,二戰末期發動機的出力超過2000匹馬力,而4000匹馬力的很快也服役,7000匹馬力的也在設計中,如果只是一味責怪發動機不夠力,而沒有放寬視角去考慮所有影響的因素,這樣可能會看不出關鍵所在。這一點是很重要的,希望各位多思考。

此外,發動機不夠力為什麼不能超音速?這是由於接近音速時候阻力會大幅上升,解決的方式可以是降低阻力或者是增加推力,螺旋槳本身也是一個產生很大阻力的物體,尤其是在接近音速飛行下,這一點也不能忽略,而這個阻力的產生以及空氣性質的變化就是劇烈震動的開始。以螺旋槳這樣的物體來說,

其次,噴射發動機的研究起點和超音速飛行並沒有關係,1920年代英國和德國開始研究噴射發動機的時候,航空界對於超音速的飛行與現象都不是很了解,我前面也提到過,在那個年代,海平面音速要用哪一個標準值也都尚未確定,高速風洞也還不存在,理論與數學模型都還在發展中,那麼,為什麼他們要想發展噴射發動機呢?

如果各位玩過氣球,充了氣體的氣球能夠依靠這些氣體前進飛行,直到氣體用盡,或者是說是內外壓力相等時停止。如果有什麼解釋不清楚的地方,歡迎指教。

透過這個很普通的現象或者是經驗(大多數的小朋友多少都經歷過),就有人想到,假如能夠有一種動力產生的來源,像是船隻使用的高壓鍋爐加上渦輪機,利用高速氣體直接推動飛機,那麼,就不需要將輸出轉換到螺旋槳,一方面把螺旋槳的重量和阻力去除,另外一方面減少從動力產生到實際上輸出之間的轉換與流失,那不是很好。

這個想法刺激很多人去做研究,如果只認為這個刺激只有產生噴射發動機,那就不對了。在當時開始研究的人是以研究其他動力來推動飛機的角度為出發點,而不是為了突破音障(都還沒搞清楚的年代勒)或者是發現活塞發動機出力不夠(那時候才不到一千匹馬力,大家都知道還可以往上走),除了噴射發動機之外,另外一個就是火箭動力,當然,這和上月球的關係不大,這是與飛機的飛行有關係。

火箭動力也曾經在二戰時期受到廣泛注意,包括蘇聯,德國與美國等都有研究過以火箭為動力的戰鬥機,只是滯空時間實在太短,真正量產的只有德國的設計,作為一種緊急攔截替代品,二戰之後就沒落了。

歡迎各位提出指證或者是討論。謝謝。

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