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超音速直升机?终结者无人机很酷?真别闹了!

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小鸟

涡轴:可以理解为把涡桨的螺旋桨动力,通过一根轴和减速齿轮箱,输出给直升机的旋翼。它追求的不是喷气速度,而是输出巨大的轴功率,去驱动那个直径几十米的“大风扇”(旋翼)。

这里有个关键公式:功率P ≈ 推力F × 速度V。

在功率一定的情况下,你想让喷出的气体速度(V)越快,你能得到的推力(F)就越小。反过来,想让推力大,气体流速就得慢。

这就好比,你用高压水枪(高速小流量)去冲一张纸,可能冲不动;但你用大风扇(低速大流量)吹,纸就飘走了。垂直起降,需要的是在零速度状态下,产生大于飞机重力的“升力”(推力)。这时候,涡轴+大旋翼这个组合,气体流速慢(下洗气流通常低于100米/秒),但流量巨大,所以升力/推力最大,是效率最高的选择。所以你看直升机,发动机本身不大,但那个旋翼是真吓人,动辄十几二十米,就是靠它“兜”住大量空气,温柔且有力地把飞机“捧”起来。

而你想飞得快,尤其是超音速,就需要高速喷气来克服激波阻力。这时候,涡喷或小涵道比涡扇是王道。

所以,矛盾来了:垂直起降要“慢流大推”,高速飞行要“快流小推”。你用一个喷口,又想它垂直时推力够大,又想它平飞时速度快,这本身就是左右互搏,极度分裂的需求。

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