超音速直升机?终结者无人机很酷?真别闹了!

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而你想飞得快,尤其是超音速,就需要高速喷气来克服激波阻力。这时候,涡喷或小涵道比涡扇是王道。

所以,矛盾来了:垂直起降要“慢流大推”,高速飞行要“快流小推”。你用一个喷口,又想它垂直时推力够大,又想它平飞时速度快,这本身就是左右互搏,极度分裂的需求。

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。