Re: [問題] 高油價時代 飛機通通改成螺旋槳省油

[globalhawk (Cory)]

其實航空業通通都知道油價會一直漲下去的

(所以應該是沒有航空公司天真的認為油價只會高一段時間
 而且即使油價不高  航空公司還是會盡量壓低成本來增加獲利)

耗油的問題大家都有注意到  所以可以看到的現象就是

中長程航機的部份波音跟空中巴士都爭相強調自己的新產品有多省油
比如說使用較輕的複合材料  改善機翼設計
跟發動機廠商合作研發燃油效率更高更環保的發動機
甚至是從控制軟體下手來達到省油的效果
但是所推出的產品仍然是使用渦輪風扇發動機

而在短程區間客機的市場上
的確可以見到螺旋槳客機翻身了
賣得很好的應該就是很多人熟悉的ATR-72、Dash-8等

渦輪螺旋槳的確比較省油 (而且所需跑道長度通常也較短)
但是螺旋槳本身的一些限制造成螺旋槳沒辦法輸出很大的推進力量
因為螺旋槳本身獎葉的截面積比渦輪風扇小(葉片數少很多嘛)
所以旋轉一圈時產生的氣流也較小
如果加快螺旋槳的轉速來提升氣流量  又要考量到槳葉材料所能承受的極限
所以螺旋槳多用在小型而且速度不快的飛機上

前面也有人推文提到了速度問題
螺旋槳因為產生的推力較小，所以通常要搭配升力較大的機翼(不然很難飛起來)
而升力大的機翼在高速下阻力也就較大  所以飛不快
除非是使用可變機翼或是更複雜的襟翼系統來克服  但是這樣重量會大增(油耗也會)
如果將來可以自己變形的聰明材料研發成功  也許會改觀  不過還很早吧

另一方面  旅客能忍受待在機艙裡的時間通常是有限的
會交由航空運輸的貨物  通常也都是講求時效性的

所以答案就很明顯了      中長程民航機還是不能飛太慢
飛行時間長了  會拖延貨物的時效性  對客機乘客的服務成本跟著提高
 (多準備餐點  組員人數增加 ...  之類的) <=載重增加  油耗也是增加的

因此才會造成中長程客機仍然使用渦輪風扇發動機
而短程區間客機則因為航程短  飛較慢只會增加一點點的飛行時間
不會因為飛行時間拉長而增加額外成本
所以現在市場上幾款設計好受歡迎的螺旋槳區間客機銷售都不錯
國內的航線的部份  有螺旋槳客機的業者也多用螺旋槳客機飛航了

另外對於螺旋槳飛機目前都使用渦輪螺旋槳的原因部份
除了往復式引擎體積大、重量重、維護成本高外
還有一個原因就是在輸出功率大過一定程度的場合下
燃氣渦輪的效率會大於往復式內燃機
(turbo-prop.使用的渦輪較接近燃氣渦輪 講求的是把燃燒產生的氣體轉換成轉動的力量
 而不是像turbo-jet講求氣體噴出去的速度)
而飛機就是需要很大引擎率輸出功率的東西之一
這點對於一些較新建造的輪船(或是軍艦)會採用燃氣渦輪取代往復式內燃機也是樣的道理

此外  噴射機的部份
從最早的turbo-jet、low bypass ratio turbo-fan
到目前廣為使用的high bypass ratio turbo-fan
渦輪風扇的旁通比不斷提高為了就是要提升燃油效率減少油耗
(bypass的部份其實就跟螺旋槳差不多 空氣吸進來  壓縮後吹出去)
甚至已經有開始發展ultra-high bypass ratio turbo-fan
所以對於渦輪風扇耗油量的減少  還是可以期待的

感謝讀完 ^^"  如果有錯請指正


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◆ From: 218.167.161.247
※ 編輯: globalhawk      來自: 218.167.161.247      (06/02 19:31)
推 ewings:若用旁通比來看,螺槳的理論旁通比可是破百的
→ ewings:大飛機用螺槳也不是沒有,蘇聯人就推出螺槳板IL-76
→ ewings:熊式轟炸機的大小不輸B-52，速度也和B-52差不多
推 Chiardy:低高度渦輪螺旋槳勝，高高度純噴射勝，中高度和操作高度的
→ Chiardy:彈性則是渦輪扇葉勝，所以....就決定是你了，渦輪扇葉～～
推 MichaelHsin:propfan 總是讓我感覺有當血滴子的潛力  XD
推 ronkil:推血滴子，另外prob飛機的速度限制有一說法是在於prob本身
→ ronkil:當飛機到某一速度時，相對氣流會呈負攻角，而這也是螺旋槳
推 ronkil:為什麼會有twist扭轉的原因..(上面是說對於prob的相對氣流)
推 ronkil:用CL大的機翼而Cd增加所以飛不快，感覺不是主因
→ ronkil:為何prob有這限制而turbo-fan卻不受限....(但是turbo-fan
→ ronkil:的風扇也是有twist)有看過書上是說因為fan比較密集的原故
→ ronkil:這可能要請對流力有研究的大大來解答了
推 soonga:螺槳有如小型的機翼，以正攻角劃過空氣，產生升力，對機體
→ soonga:而言就是所謂的推力。當空速增加時，螺槳攻角會逐漸減少，
→ soonga:造成（升）推力損失。常見補救的辦法是提高轉速、可變螺距
推 soonga:。但提高轉速會有supersonic local flow，螺距也不可能無限
→ soonga:改變。以致於先天上螺槳有空速的限制。Turbofan將空氣後加
→ soonga:速排出，沒有螺槳依賴升力的缺點。
推 ronkil:感謝s大解答，但我想問的正是為何turbo-fan的fan不會有
→ ronkil:AOA隨飛機空速增加而減少，也不會有提高轉速後產生局部超音
→ ronkil:速流產生的狀況??  難道是inlet-duct擴散管的減速增壓效果?
→ ronkil:又或是turbo fan的轉速不及prob那麼快?
→ ronkil:但我這兩種想法又不可能，inlet duct擴散效果不大
→ ronkil:而fan(N1)的轉速應該是大於prob(N1經過減速齒輪)
推 soonga:根據GE ENGINE 101的說法，FAN的功用是將空氣加速後推來產
→ soonga:生推力。因為這是FAN和PROP根本上不同之處，因此AOA不是推
→ soonga:力的成因。至於FAN是如何將空氣往後推，還有請其他的大大解
→ soonga:惑。
推 Chiardy:不就是大型多片的電風扇嗎？
推 soonga:哈哈哈～一語驚醒夢中人