二、 旋翼/风扇的尺寸困局:越大越慢,越小越难
上面说到,垂直起降需要大流量,这直接决定了你的“推力面”不能小。无论是直升机的旋翼,还是倾转旋翼机的旋翼,或者F-35B的升力风扇,尺寸都小不了。
但这里又一个物理规律跳出来打脸:你的旋翼或者风扇直径越大,它本身能允许的最高飞行速度就越低。
为啥?
前进比限制:当飞机向前飞的速度,接近等于旋翼/桨叶煽动空气的速度时,产生的推力就急剧下降,速度再也上不去了。这叫“前行桨叶失速”。
翼尖速度限制:旋翼/桨叶在旋转时,翼尖速度是旋转线速度加上飞机前进速度。这个翼尖速度绝对不能超过音速,否则激波产生,阻力爆炸,结构震颤,直接解体给你看。
所以,我们观察现实世界,就能发现一个清晰的谱系:
直升机:旋翼直径几十米,速度天花板~300-400 km/h。
倾转旋翼机 (V-22):旋翼直径10米出头,速度天花板~500-600 km/h。
涡桨飞机 (C-130, 运-9):螺旋桨直径10米以下,速度天花板~600-700 km/h。
涡扇飞机 (客机, 战斗机):风扇直径几米(大涵道比)到一米左右(小涵道比),速度从高亚音速到超音速。
涡喷飞机 (老式战机):喷口直径顶天一米左右,专为高速而生。
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