苏联TU95超大型重轰炸机 涡轮螺旋桨引擎 的叶片为何要采用同轴对向旋转式设计

Question

全世界的涡轮螺旋桨飞机(军//民用)都不采用此设计
这种设计有何明显优点 或 天生缺陷呢 ??

Answer 1

这是因为单组桨叶的设计会使飞机因螺旋桨旋转产生的反向扭转力矩而发生偏航。采用两组反向螺旋桨同轴串列的设计就可以使这两组螺旋桨产生的扭转力矩互相平衡，从而有助于飞机飞行的稳定性。别看它们的转向相反，可是产生的空气对它们的反作用推力是同向的。
当螺旋桨转动时，比如顺时针转动时，根据反作用力原理，它自然会对发动机产生一个逆时针方向的力（扭矩），这个力会造成发动机逆时针转动，同时也就使飞机逆时针侧翻。对于单发（单发动机）螺旋桨飞机（二战的很多战斗机都是）来说，这种力尤其明显，工程师通常是通过调节副翼来“配平”这种翻转力的。也就是让飞机左右副翼俯仰角不同，产生一个克服翻转的力，最终使飞机保持水平。但这个翻转力的大小是随着飞行速度、飞行方向甚至风向的变化而变化的，所以副翼必须跟着调节，这就加大了副翼设计的技术难度。要绕开这个麻烦，就是用对转螺旋桨技术：两个同轴螺旋桨紧靠着，反方向转动，扭矩相互抵消，飞机就不会受到侧翻的力。当然，两个螺旋桨的桨叶扭转方向是不同的，这样两个对转的螺旋桨产生的才都是向同一个方向的推力。
此外，因两螺旋桨转向相反，其周向诱导速度在空气尾流中可部分或全部抵消，故可使尾流损失减小，从而提高螺旋桨的效率。
===========
上面是对转螺旋桨的优点 他的缺点是结构复杂 重量增加
为什么不是全世界都用此设计呢？这就要综合考虑得失了
当发动机功率增大时 为了发挥增加的动力 配用螺旋桨有三种方式：
1、加大桨叶直径 2、增加叶片数量 3、提高叶片转速
其中加大桨叶直径和提高叶片转速会造成同样后果 就是叶片尖端线速度大大增加 当线速度接近和超过音速时 叶尖气流就会造成音障 导致叶尖的推进效率大大下降 所以增加叶片数量是主要办法 随着涡浆发动机的发展 功率越来越大 桨叶由以前最常见的4叶发展到现在流行的6叶、8叶
=======
在二战末期还是活塞式发动机的时代 由于动力的增加 很多末代的活塞式飞机都开始采用对转桨 特别是在单桨的飞机上 因为多发动机的飞机可用一半左转、一半右转的方法抵消反向扭转力矩 所以对转桨在多发飞机上很少见
Tu95之所以用对转桨 是因为这个发动机功率太大了 他的发动机是世界上功率最大的涡浆发动机 在桨叶直径和转速无法继续增加的情况下 就只能增加叶片数量了 所以就用了两副4叶的对转桨 由于tu95发动机功率大 因此他的飞行速度接近于喷气式轰炸机 在这种速度下 两副4叶的对转桨的效率要比单一8叶桨效率高
所以现在很多速度慢的涡浆飞机（预警机、运输机）只装了8叶桨 却没用对转
就是这个原因 而二战之后的一段时间 那些单涡浆的高速飞机比如美国的A2D、
英国的塘鹅等 绝大部分都用对转桨

Answer 2

同轴对转可以消除单个螺旋桨转动时对机身产生的扭矩，就像直升机一样，如果没有尾桨来平衡旋翼产生的扭矩，就会原地打转转。多发固定翼飞机两翼上螺旋桨数量是对称的，产生的扭矩是平衡的，但如果一边的发动机损坏，虽然不会导致飞机沿螺旋桨轴旋转，也阻止不了飞机继续飞行，但会使机身晃动，不稳定。tu95是轰炸机，对稳定性要求高一些，因为要锁定目标、投弹等，同时挨打损坏发动机的可能性大一些。除了tu95外 ，世界上没有别的用螺旋桨的轰炸机了，而运输机之类发动机损坏可能性小于轰炸机，同时多发损坏一部分，仍然能进行飞，对稳定性要求也不高。而同轴对转导致结构复杂、笨重、却不能带来推力的提高，所以就不用了。直升机像俄罗斯的K27系列、K50系列就用了。

Answer 3

防止飞机侧翻^_^
就像直升机，要加尾翼，或者同轴反向旋转

Answer 4

优点：增大飞机航程
缺点：噪音大