旋翼飞行器通过螺旋桨上的压差来获取升力,噪音很大,结构上感觉也不紧凑。为什么没有将空气压缩后喷射来获取动力的飞行器,是原理上就不行吗,还是效率低,或者其他因素?


先复习一下牛顿第二定律,F=ma

动量定理:FΔt=mΔV

飞机发动机做功就是靠加速气流获得推力的,所以用燃料燃烧可以加速气流(可以理解为ΔV),用压气机提高流量(可以理解为m)。目前的喷气式航空发动机,英文叫Jet Engine,你完全可以理解为将空气压缩后喷射,只不过喷气式发动机不仅喷射空气,还用燃烧能量极大加速了空气,所以比纯粹的喷射压缩空气强了不少。

不过目前有喷射水流的船舶,叫喷水推进,往往用于高速船舶中,比如水翼艇。这是因为水流可视为不可压流体,而且液体密度远大于气体,喷射获得的动量很大,而螺旋桨很容易达到转速上限。所以高速船舶可以用(非压缩)水流喷射推进,这是靠改变ΔV获得推力。

总结一下,喷射推进是非常常见的方式,但是靠压缩获得速度增加(加功)效率低,不如直接对流体加速(燃烧,螺旋桨等加功方式)。接下来咱们可以科幻地畅享一下,假如有一种流体靠相变(从液态到气态)可以剧烈膨胀的话,那靠压缩喷射可能会有很大的用武之地。


原则上是可以的,前提是你得把压缩空气压缩到300MP才具有实用价值,问题是抗压300MP的储罐重量可不是飞行器设计师能忍受的


其实由动量定理FΔt=mΔV可以看出来,要保持推力不变,要么增加喷气速度,要么增加工质质量(或者说流量吧)又由W=1/2mv^2看出提高喷气速度会大大增加能量消耗,也就是燃料消耗增加,所以要节省燃料消耗,就要减小喷气速度而增加流量,也就是轻轻的推动更大体积的空气。这样可以看出旋翼做的越大是越省燃料的。而问题中设想的压缩空气再喷射,目的是使得飞行器结构紧凑,那喷气的流量想必不会太大,要保证推力就要增加喷气速度,显然这样会很费燃料,也就是效率低。

不过上面的说法也不全面,有时候为了飞的更快,还是要提高喷气速度作为代价的。


没有吗?

本质上来说,螺旋桨也属于压缩空气再向后抛出,怎么就没有了?

我猜题主的意思是使用压缩空气作为动力源,负责任的告诉你,也有的。有一种直升机就是桨尖喷出高速气流转动起来的,很多年前有过发表,原型机都做出来了的,当时是往军用方向走的,后来就没报道了,不知道是保密了还是失败了。


气垫船明显算是一个


我猜题主想要的压缩空气是空气压缩机。那东西太重了,效率也不好。

螺旋桨就两片桨叶,非常轻。空气压缩机需要气缸,中冷器,减速器等等,重量上明显不划算。压缩空气是放热的,空气会升温,排放压缩空气又是吸热的,空气会降温。这一热一冷,一部分能量又以热空气的传导/辐射的形式损失掉了,效率必然不好。

于是,我猜题主肯定会想,把压缩和膨胀之间的距离尽量缩短,再把提供动力的内燃机尽量和空气压缩机之间的距离缩短,最好是紧凑的一体化,甚至连四冲程都能融合在一起,由空气压缩机提供第三冲程末的压缩空气,不是会非常high吗?

我觉得满足条件的这种机器我们一般叫它涡喷发动机。。。


涡扇发动机被吃了?


旋翼飞行器通过螺旋桨上的压差来获取升力,噪音很大,结构上感觉也不紧凑。为什么没有将空气压缩后喷射来获取动力的飞行器,是原理上就不行吗,还是效率低,或者其他因素?

先看问题:

1、压缩空气喷射后是否有噪音 - 有

2、同等推力的动力系统,以压缩空气喷射的结构是否比旋翼驱动紧凑 - 无实例,暂不比较

稍作思考,答案应该很明显。

如果真要举实际应用的例子,最贴近生活的以压缩空气作为动力的飞行器应该为水火箭。但是其性能肯定不及同级别固体燃料火箭。


冲压式发动机,但高速才行


有啊。。很多导弹都是这样的。。


现代涡轮发动机飞行器好像都是题主说的这种压缩空气吧。

不论是涡扇涡桨涡轴都是要有压气机压缩空气的,只不过增加了一个与燃油混合燃烧做功的步骤。

说实话我没完全理解题主要表达的意思,个人猜测涡扇发动机的外涵道是题主想要的这种。或者直接搜索涵道航模。


推荐阅读:
相关文章