为啥现在的运输机都是亚音速的,没有超音速的?
为啥现在的运输机都是亚音速的,没有超音速的?
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飞机在空中飞行的时候,影响其飞行速度的快慢有很多,比如飞机的发动机功率、重量、外形尺寸以及气动布局等等。但起决定性作用的是发动机功率和飞机的大小及重量。大家都知道,飞机飞行的速度和它的重量成反比,即在发动机功率相等时,在能够保证飞行的前提下,飞机的重量越大,那么它的速度越低。既然是运输机,首先需要考虑的问题尽可能大地提高飞机的载重量,为了运输尽可能多和重的人员和货物,飞机势必设计尽可能宽大的机舱用于提高飞机的载重量,载重量大了飞机的总重量就大,就势必会影响飞机的飞行速度;还有就是飞机在设计时都要考虑经济性,运输机不管是民用还是军用,它的主要作用就是用尽量小的成本运送尽可能多的东西,如果要单纯地提高飞行速度,就势必要采用更大功率的发动机,发动机越大,其能耗就会越大,这样就会造成运输成本过大而得不偿失,所以飞行速度不是运输机考虑的第一因素。历史上曾经有一款用于民航飞行的超音速民航客机,那是由英法合作研制的协和号超音速客机,虽然在1976年投入商业运营,虽然时间可以比普通的民航客机快一倍,但是其高昂的运营成本带来的昂贵的票价(当时从英国伦敦到美国纽约的往返票价高达9000多美元),如此昂贵的票价使乘坐的人廖廖无几,而维护和运行成本的居高不下使英法两国的航空公司造成了巨大的亏损,最终协和式飞机于2003年全部退役。这也从另外一个方面证实了运输机首先要考虑的是它的经济性,即效费比要高,叫性价比也可以。
2019-11-25 22:42:53 -
油耗以及结构成本代价太大,不划算
为啥现在的货车重卡都只能跑几十公里时速,不能搞得跟超跑或F-1赛车一样贴地飞行?两者道理是一样的,超音速飞行需要浮出的代价和成本太高,难以承受。超音速飞行需要克服音障效应,而音障的阻力效果实在太大,依据航空学理论,一般情况下,飞机超音速飞行所需要克服的阻力是高亚音速飞行的3倍,需要承担的结构强度冲击力是亚音速的5倍。

这种情况下,超音速飞行所增加的速度优势被消耗的荡然无存,设计制造出超音速运输机,其结构重量必然要比亚音速运输机高很多,所需要的动力以及油耗水平,也是亚音速运输机的好几倍。显然为了少几个小时运输时间,在运输能力上少很多倍,这笔买卖完全是纯亏损。
另一方面,超音速飞机为了减少风阻和诱导阻力,多采用狭长的机身造型,尽可能减少迎风面积。例如欧洲历史上的“协和号”超音速客机,最大起飞重量达到186吨,机身非常细长,客舱宽度却只有2.9米,跟最大起飞重量只有22吨的新舟-60支线客机一个级别。同时阻力小,惯量大,超音速飞机起飞和降落对于机场跑道也极高,协和号客机都起飞和降落都需要2743米(9000英尺)的跑道长度,只有少数主干机场才能满足。
协和号客机以及其客舱
但是运输机很看重货舱宽度的啊,货舱越大,能够运送的货物尺寸可以越大,必要时可以一次性整体运送大件货物。这一点对于军用运输机来说更是重要,一些尺寸较大的军事装备,如坦克、战机、直升飞机、火箭炮等,拆开运和整体运在军事作战上完全是两个概念。所以大部分军用运输机都是采用短粗货舱设计,正面相当粗胖,这种构型要去飞超音速,阻力和油耗量简直难以想象,而细长造型的运输机,运输价值也就非常小。
胖头鱼运-20和其货舱
最后,相比较下,亚音速运输机的速度已经足够,飞机运输速度快,比其他运输方式已经快了好几倍,也不需要高铁那样需要沿线设施支持。再去花几倍的油耗,几倍的运输成本,苛刻的机场要求,来去压缩一半的时间已经有点得不偿失。
2019-11-28 21:35:27 -
运输机的核心任务是运输(废话),运输不仅仅是运输人员,还要运输货物。为此,仅仅有大载荷是不行的,还需要有大尺寸的货舱。所以,运输机基本上全是“胖妞”,这是为容纳大尺寸货物而设计的。

但是肥胖的截面积自然会带来新的问题,那就是高速性能会比较差。为了容纳大尺寸货物的货舱波阻无法降低,无法满足超音速面积律。运输能力和高速性能,运输机当然优先考虑前者。
此外,超音速飞行的油耗非常大,如果相同载油量下运输机的航程会大幅度缩短,这也是超音速运输机无法出现的又一个原因。同时,起降能力也极为重要,至少野战机场起降大型超音速飞机在目前的技术状态下仍然是不可想象的事情。

如果单纯运输人员,超音速客机在协和和图-144上已经实现了。但是从军用的角度上看,这种运输只能携带人员和少量轻武器,如果没有预置装备则根本无法面对对手的机械化集群。因此没有太大的军用价值。

同时,大部分喷气式运输机的飞行速度可以实现高亚音速飞行,比如跨大西洋航线上,普通民航机的飞行速度大约需要7-8小时,而协和仅需要3小时。差五个小时对商务运输来说十分宝贵,但对于部队集结则意义不大,如果重型装备运不过来,那么多一倍的轻步兵也作用有限,因此高速并不是运输机所需要追求的。
2019-11-27 15:02:32 -
运输机最关键两项指标——最大航程与载重能力,与超音速飞行能力是背道而驰的。
简而言之,超音速飞行要求机体狭窄细长,肯定会减少运输机货舱的宽度。瘦瘦的运输机,怎么能满足我们的需要呢?反过来,胖胖的运输机怎么能飞得快呢?

还有,发动机越省油,对航程越有利。超音速发动机省油是不可能的,而且往往启动加力设备才能实现超音速,费油程度更是成倍提高。所以,运输机想实现大航程,就没法用这种费油的发动机。

其实,不仅是运输机,就连轰炸机也不倾向超音速。美国只有B-1B勉强达到1.2倍音速,B-2和B-21都是亚音速。俄罗斯的图-22M和图-160虽然都是2马赫,而且航程达到1万公里,但是远程飞行时的载弹量都特别少,而机体重量却比美国大得多,各项性能是无法兼顾的。
2019-11-28 20:41:36 -
运输机主要用途是运输,超音速会影响油耗和运载量,鱼和熊掌不可兼得。
2019-11-27 15:25:51