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时间:2018-11-19 11:03来源:航空制造网 作者:中国航空
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图-95战略轰炸机,是由苏联图波列夫设计局于1951年研制的一款惊世之作,它是当时唯一能和美国B-52战略轰炸机相匹敌的战略轰炸机,且服役至今。它最大的设计特点就在于它发动机上的两具同轴反转桨叶,并采用4台NK12型对转涡轮螺旋桨发动机。

 


图-95的最大起飞重量接近200吨,设计上采用后掠机翼,搭载4具库兹涅佐夫NK-12MV型涡轮螺旋桨发动机,单台额定功率11000kW(14750轴马力),可让图-95最大速度达到870公里/小时。由于发动机功率太大,在桨叶直径和转速无法提升的前提下。工程师只能另辟蹊径,安装了一副AV-60四叶同轴反转螺旋桨。

 

 

“同轴反转螺旋桨”(Contra-rotating Propellers),这是涡轮螺旋桨发动机中特有的一种类型,它和普通螺旋桨最大的不同便是发动机上有两组并列转动的螺旋桨,而且两组螺旋桨转动的角速度方向相反,图-95凭借这种独特的设计从1960年起便保持螺旋桨式飞机速度记录。


该螺旋桨具有一个很大的优点:两组螺旋桨反向旋转,互相之间抵消了扭矩,飞行员无需在飞行中通过调整副翼来对螺旋桨的扭矩效应配平。


 

但是注意的是,共轴反桨结构并不能提高工作效率,一台共轴反桨结构发动机产生的推力效果,要远远低于两台一半功率的单层螺旋桨发动机的推力!因为前一层螺旋桨打散了气流,后一层螺旋桨工作效率会大大降低!

 

 

而之所以会有这种结构螺旋桨飞机出现,是因为这种结构可以突破单层螺旋桨的极限。螺旋桨飞机增加推力的方式,只能是增加螺旋桨转速和增大螺旋桨直径,这样螺旋桨桨叶叶尖的速度也就不断提高,但是这个叶尖速度是有极限的,那就是不能超过音速!一旦达到音速就会产生音障和激波,可以轻易的打断螺旋桨桨叶。

NK-12型发动机的性能十分特殊——其涡轮部分只向螺旋桨输出发动机总功率的1/3,另外2/3的功率则以喷气形式产生推力,实际上图-95在750公里/小时以上速度巡航时,螺旋桨已经处于“顺桨”状态,否则桨尖会提前产生激波阻力。


 

 

所以不管怎么设计,单层螺旋桨产生的推力是有极限的,要想突破这个极限只能再安排一层,共轴反桨,那怕工作效率下降。这种设计在喷气机时代早期应用较多,比如说英国的世界上最丑的飞机--塘鹅反潜机。

 

但是这种设计齿轮组传动结构复杂,噪音大(图-95是唯一一个可以被浮标声呐发现的飞机),当图-95的速度达到750公里/小时,螺旋桨桨尖的速度已经超过音速,产生持续音爆并横向传播开来,因而噪音相当惊人。而且反转螺旋桨设计使桨尖音爆非常密集,引发的机身震动经常诱发电子设备故障。甚至有传言说美军潜艇在水下就能通过声呐监听到从头顶飞过的图-95。所以在喷气式发动机成熟后,这种设计基本上取消了。


 

而图-95之所以采用这种结构,主要还是被航程给逼得,跟美国在欧洲可以用大把空军基地不一样,前苏联要想炸美国要困难的多,对航程要求大,而螺旋桨比较省油。

 

不过,美国和北约其实都低估了图-95的升限和最大航速,其原本以为升限是9000米,最大时速是580公里左右(这一判断是基于螺旋桨工作的极限判断的)。但是没想到图-95还有涡喷模式,这种模式下,螺旋桨不产生推力,自由转动,全靠发动机当做涡喷发动机一样工作,这种模式下升限可以13000米,时速900到1000公里(不同型号有所不同)。

 

图-95轰炸机经过重大改装的图-126“苔藓”(Tu-126“Moss”)成为苏联的首架空中预警机,图-95的民用版仍保持著涡轮驱动飞机的世界最高速度870公里/小时,这项纪录自1960年以来一直未被打破过。人类历史上威力最大的人造爆炸装置1961年苏联测试的沙皇核弹,也是一架改装后的图-95投掷的。


20世纪50年代以来,苏联一共生产了500多架图-95,其中至少55架改装版仍在俄罗斯空军服役,而更多的海上巡逻机版本则效力俄罗斯和印度的海军。和美国空军的B-52轰炸机一样,图-95很难被取代,通过不断升级、调整,这头冷战时代的空中怪兽可能会一直存在至2040年。


 
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