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为何舰载预警机都是用螺旋桨喷气式推力岂不是更大?

发布时间:2022-09-01 01:58:44 来源:od官网下载 作者:od最新版APP

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  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-436K/T3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。

  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。