旋翼飛行器通過螺旋槳上的壓差來獲取升力,噪音很大,結構上感覺也不緊湊。為什麼沒有將空氣壓縮後噴射來獲取動力的飛行器,是原理上就不行嗎,還是效率低,或者其他因素?


先複習一下牛頓第二定律,F=ma

動量定理:FΔt=mΔV

飛機發動機做功就是靠加速氣流獲得推力的,所以用燃料燃燒可以加速氣流(可以理解為ΔV),用壓氣機提高流量(可以理解為m)。目前的噴氣式航空發動機,英文叫Jet Engine,你完全可以理解為將空氣壓縮後噴射,只不過噴氣式發動機不僅噴射空氣,還用燃燒能量極大加速了空氣,所以比純粹的噴射壓縮空氣強了不少。

不過目前有噴射水流的船舶,叫噴水推進,往往用於高速船舶中,比如水翼艇。這是因為水流可視為不可壓流體,而且液體密度遠大於氣體,噴射獲得的動量很大,而螺旋槳很容易達到轉速上限。所以高速船舶可以用(非壓縮)水流噴射推進,這是靠改變ΔV獲得推力。

總結一下,噴射推進是非常常見的方式,但是靠壓縮獲得速度增加(加功)效率低,不如直接對流體加速(燃燒,螺旋槳等加功方式)。接下來咱們可以科幻地暢享一下,假如有一種流體靠相變(從液態到氣態)可以劇烈膨脹的話,那靠壓縮噴射可能會有很大的用武之地。


原則上是可以的,前提是你得把壓縮空氣壓縮到300MP才具有實用價值,問題是抗壓300MP的儲罐重量可不是飛行器設計師能忍受的


其實由動量定理FΔt=mΔV可以看出來,要保持推力不變,要麼增加噴氣速度,要麼增加工質質量(或者說流量吧)又由W=1/2mv^2看出提高噴氣速度會大大增加能量消耗,也就是燃料消耗增加,所以要節省燃料消耗,就要減小噴氣速度而增加流量,也就是輕輕的推動更大體積的空氣。這樣可以看出旋翼做的越大是越省燃料的。而問題中設想的壓縮空氣再噴射,目的是使得飛行器結構緊湊,那噴氣的流量想必不會太大,要保證推力就要增加噴氣速度,顯然這樣會很費燃料,也就是效率低。

不過上面的說法也不全面,有時候為了飛的更快,還是要提高噴氣速度作為代價的。


沒有嗎?

本質上來說,螺旋槳也屬於壓縮空氣再向後拋出,怎麼就沒有了?

我猜題主的意思是使用壓縮空氣作為動力源,負責任的告訴你,也有的。有一種直升機就是槳尖噴出高速氣流轉動起來的,很多年前有過發表,原型機都做出來了的,當時是往軍用方向走的,後來就沒報道了,不知道是保密了還是失敗了。


氣墊船明顯算是一個


我猜題主想要的壓縮空氣是空氣壓縮機。那東西太重了,效率也不好。

螺旋槳就兩片槳葉,非常輕。空氣壓縮機需要氣缸,中冷器,減速器等等,重量上明顯不划算。壓縮空氣是放熱的,空氣會升溫,排放壓縮空氣又是吸熱的,空氣會降溫。這一熱一冷,一部分能量又以熱空氣的傳導/輻射的形式損失掉了,效率必然不好。

於是,我猜題主肯定會想,把壓縮和膨脹之間的距離盡量縮短,再把提供動力的內燃機盡量和空氣壓縮機之間的距離縮短,最好是緊湊的一體化,甚至連四衝程都能融合在一起,由空氣壓縮機提供第三衝程末的壓縮空氣,不是會非常high嗎?

我覺得滿足條件的這種機器我們一般叫它渦噴發動機。。。


渦扇發動機被喫了?


旋翼飛行器通過螺旋槳上的壓差來獲取升力,噪音很大,結構上感覺也不緊湊。為什麼沒有將空氣壓縮後噴射來獲取動力的飛行器,是原理上就不行嗎,還是效率低,或者其他因素?

先看問題:

1、壓縮空氣噴射後是否有噪音 - 有

2、同等推力的動力系統,以壓縮空氣噴射的結構是否比旋翼驅動緊湊 - 無實例,暫不比較

稍作思考,答案應該很明顯。

如果真要舉實際應用的例子,最貼近生活的以壓縮空氣作為動力的飛行器應該為水火箭。但是其性能肯定不及同級別固體燃料火箭。


衝壓式發動機,但高速纔行


有啊。。很多導彈都是這樣的。。


現代渦輪發動機飛行器好像都是題主說的這種壓縮空氣吧。

不論是渦扇渦槳渦軸都是要有壓氣機壓縮空氣的,只不過增加了一個與燃油混合燃燒做功的步驟。

說實話我沒完全理解題主要表達的意思,個人猜測渦扇發動機的外涵道是題主想要的這種。或者直接搜索涵道航模。


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