為什麼大多數飛機的螺旋槳是向前的(也有點向後的)而大多數船舶的螺旋槳是向後的?


船隻為什麼要把槳放在後面,成心文已經說過了。就不多說。

那麼為什麼飛機要把螺旋槳放在前面呢?

關鍵的原因在於發動機的位置。

一般,活塞式發動機的飛機都會把發動機和螺旋槳放在很接近的地方(當然P-39那種奇葩請自動忽略)。畢竟沒人願意額外弄出來一大堆又長又重的傳動機構來。所以如果發動機需要放在前面,那麼螺旋槳自然也就要放在前面了。

所以問題也就變成了,為什麼活塞式發動機的飛機大多把發動機放在前面呢?

第一個原因是為了容易配平重心。在飛機上,發動機這一大坨鐵絕對是最占份量的一個零件了。如果他移動一下位置,飛機的重心會受到很大的影響。所以很多設計者乾脆就把它放在接近飛機重心的地方了。

飛機的重心一般會在什麼地方呢?答案是飛機的機翼附近。所以呢,飛機的發動機位置一般也就會在靠近機翼的位置了。

但,飛機的機翼位置不能隨便設計。為了能夠配平機翼的升力,以及提供操縱飛機運動的操縱力矩。飛機還需要提供一套額外的小翼面,也就是尾翼。對於低速飛機來說,尾翼一般放在機翼的後面,並且和機翼有一定的距離,以提供比較大的力臂。就像下面的樣子:

這樣的機翼和尾翼的布置方式就是常規式布局。很容易就看出來在這樣的布局下,如果把螺旋槳放到機身後面,發動機也就不得不放到遠離機翼的機身後部了。這樣做飛機的重心也就不好配平。

自然,不會有設計師去找這個麻煩。

也許有人會問,如果我把機翼和發動機都挪到機身後面,然後把尾翼放到機身前面呢?不是也可以做到么?

嗯,這樣做當然可以。這樣的布置方式就是鴨式布局。比如例子有日本的震電戰鬥機:

或者博特魯坦的long-EZ

這樣做看起來不錯,但有個毛病。

之所以很多人使用常規式布局的飛行器,是因為常規式布局的飛行器是靜穩定的。也就是說,如果飛機在飛行中受到了一些擾動,飛機可以自行恢復受擾動之前的姿態。

但鴨式布局是靜不穩定的。也就是飛機受到任何擾動非但不會恢復原來的姿態,反而可能就此發散。對於飛行員來說,這絕對是一個糟糕的飛行特點。在日後,人們通過一些取巧的設計和電傳飛行控制系統克服了這個問題。但在活塞式飛機鼎盛的時代這些都沒有。於是那個時代的設計師就只能很謹慎的避免使用鴨式布局了。自然,也就不會輕易的把發動機放到機身後面。

第二個原因在於散熱。發動機這東西,尤其是飛機上面用的活塞發動機,根本就是一個發熱巨大的大熱源。如果不給這個大熱源弄得涼快一點讓他過熱了,他可是會直接罷工給你看的。

一般說,活塞發動機的散熱就是兩種辦法。其一是風冷,其二是液冷。

風冷說白了就是讓風吹到發動機上,靠風力來帶走熱量。不必說,這時候立刻就會明白使用風冷發動機的話為什麼要把發動機和螺旋槳放到前面了--機頭那麼大的風,簡直就是白送的最佳散熱氣流啊!這麼好的便宜不佔才是問題啊!所以幾乎無例外的,風冷發動機的飛機螺旋槳都會前置,以便將發動機暴露在飛機前方的氣流里,盡情享受免費的散熱。

液冷則是讓冷卻液為發動機散熱的。但是飛機上能裝載的冷卻液有限,用不了多久就會升到很高的溫度,導致散熱效果變差乃至消失。所以怎麼才能讓冷卻液能夠在很長的飛行時間裡一直保持比較低的溫度呢?

沒辦法,就是設計一個散熱片,使冷卻液流經散熱片,同時讓風吹過散熱片,帶走冷卻液的熱量--好吧,又是風。所以液冷和風冷一樣,本質上仍然是需要風把熱量帶走的。因此,如果把散熱片放置得離機頭近一些的話,自然會得到比較好的散熱效果。

如果飛機因為某些需要不得不將發動機放在後面,那麼他們的散熱可就成了一個大問題了。一般會在機尾很突兀的突出一塊進氣口,以便將冷卻空氣吸入散熱片。但是這樣對阻力的增加很大,不很經濟。另一種極端的方式是把散熱系統延長接到機翼里,用機翼當作散熱片。這樣做的缺點是散熱系統的管路會很長很重。而且機翼一旦中彈,很容易就把散熱系統破壞了。而且兩種設計都不怎麼靠譜。比如下面的例子,美國的B-36和平締造者轟炸機:

出於改善機翼氣流的原因,B-36就把發動機轉了個個,使螺旋槳向後。同時利用機翼作為冷卻液散熱片。但是這個看似巧妙的設計怎麼樣也沒法達到很理想的散熱效果。終其一生,B-36一直深受發動機過熱乃至起火自燃的困擾。直到退役。

至於其他的類似飛機,麻煩事也很多,就不多舉栗子了。

另外還有一個小原因就是,飛機起降時候不容易打槳。

螺旋槳作為飛機動力的黃金時期,飛機流行的起落架布置方式是後三點式起落架。這樣的布置結構簡單輕便,在那個時代很受歡迎。

使用後三點式起落架的飛機停在地面上時是什麼樣子的呢?

不用想。這時候誰都會明白把發動機和螺旋槳放到後面是自討沒趣。所以,在流行後三點式起落架的時代,自然少有飛機會把螺旋槳放到機身後面了。


我想題主問的船上的螺旋槳是指這樣的

飛機上的螺旋槳是指這樣的

可以發現船用螺旋槳和飛機用螺旋槳的長相差不少,特別是單個槳葉的形狀和相對尺寸
如果把飛機螺旋槳的槳葉側面剖開,會發現槳葉的剖面和機翼的剖面是相似的。在螺旋槳旋轉的時候,每個槳葉會如同機翼一般,在槳葉前後面上由於空氣流速的區別差生壓差,這個壓差也構成了螺旋槳推進力的主要部分。(這個推進力其中一部分是由於飛機前進時產生的氣流通過螺旋槳葉產生的壓差造成)(螺旋槳的另外一小部分推進力是由向後排出的空氣產生的反作用力)

這個壓差產生的壓力是從空氣流速低的一側指向空氣流速高的一側,所以我們希望螺旋槳後側的空氣流速低於螺旋槳前方。螺旋槳前置可以保證螺旋槳前方沒有其他物體對氣流產生影響,保證槳葉前側的空氣流速,而槳葉後側的飛機機體對氣流的影響也可以幫助後側氣流降速,以達到增大壓差的作用。

船用螺旋槳是通過把水向後排出產生的推進力。

這是船用螺旋槳空泡試驗的圖, 從圖中我們可以看到水流呈螺旋狀向後移動,水流移動的同時給螺旋槳一個反作用力,這個反作用力就是船舶的推進。
假如我們把螺旋槳設在船艏部,那麼螺旋槳產生的水流會對後方的船體產生一個向後的作用力,這也就意味著我們變相降低了螺旋槳的效率,所以一般船舶都是把螺旋槳放在船尾。
此外,如果螺旋槳前置,則推力就要變成拉力。塑性材料的抗拉能力只有抗壓能力10分之一,以煅鋼為主要材料的螺旋槳軸為了提供同樣的拉力給船體,就需要比提供推力時變得更重更大。

簡單說就是,飛機用螺旋槳的就是旋轉的機翼,船用螺旋槳就是旋轉的船槳。一個利用壓差,一個利用反作用力。工作原理不同。

飛機發明之初,螺旋槳也是和船舶一樣是後置的。

萊特兄弟的飛機,前方是水平翼,後方是垂直翼。
後來水平翼也被放到了後面,為了保證平衡,螺旋槳和發動機就挪到前面來了。

早期的單翼機題外話,有人提到螺旋槳放在船尾是因為船舶尾傾,為了防止螺旋槳露出水面降低效率。
針對出水也有一種方案,表面螺旋槳。槳的中心在水面位置,減小了水下部分面積,這樣一方面降低了螺旋槳本身產生的阻力。另外一方面由於一半在空氣中,可以顯著減小空泡對於機械振動,推進效率的影響。


飛機螺旋槳為什麼裝在前面大神們已經解釋得很清楚了。
至於船舶為什麼把螺旋槳放在尾部,主要有這幾個原因:
1.螺旋槳極其脆弱,設計在船尾可以最大化保護槳頁不受損;
2.增加舵效也就增加了船舶的操縱性。船舶行進的主要轉向方式是靠移動舵面(也有雙車船通過錯車輔助轉向和可轉向螺旋槳)舵是緊安裝在螺旋槳之後的,水流通過螺旋槳加速擊打到舵面上可以很大程度增加舵效從而增強操縱性;
3.減少阻力;
4.題外話,也有的船在側身裝有螺旋槳的。。。。。。不過主要作用是為了幫助船舶漂移之類的。。。


船的螺旋槳為什麼在後面呢?因為船浸泡在水裡的部分是很難觀察的,在未知水域前進時很容易打漿。
而且在船高速前進的時候,船頭會向上翹起如圖,由於船的螺旋漿是專為水中使用而設計的,當船頭翹起的時候會使船隻失去動力,而螺旋槳設計在後面反而會獲得更多的推動力,所以船很難將螺旋槳設計到前面,而一些大型船隻雖然不會在高速的時候船頭翹起,但由於船隻吃水很深,往往倒要在船頭安裝一些神吶探測前方水域,而螺旋槳安裝在前面會阻擋聲納系統的發射和接受,並會製造大量噪音,所以船隻不在船頭安裝螺旋槳。


對於船的話,漿放在船後可以有效的利用船體產生的伴流,從而提高漿的推進效率,在推進學中這一個效率稱為船身效率,通常為1.幾的樣子。
同時對於一般船舶,船體後部肥大,相比瘦削的前部,更加便於布置主機,這樣漿在後方可以減少軸繫上的損耗。
而船舶首部空出來將更方便於艏部的減阻設計,如球鼻艏等。


一般而言,機身流線型保持比較好的情況下,後推槳的推進效率要高,主翼氣流乾淨,整機阻力要小,這也是長航時無人機大多採用後推槳的一個原因;前拉槳的滑流可能會對主翼和尾翼的壓力分布產生不對稱的影響,對於機身阻力的也有影響。

至於飛機採用前拉槳或者後推槳,需要考慮飛機的使用和操縱性能需求、布局和配平、結構實現、發動機工作環境等因素。

噴氣時代之前,設計師根據當時的技術條件看菜下飯(加肥大兔猻的答案說過了),於是產生了大量常規布局後三點配前置活塞發動機前拉槳的飛機,當然也有不少後推的嘗試(XP55神馬的,圖就不貼了)。這種設計思路傳承到了很多後來的前三點通航小飛機上,利於配平又不用擔心槳葉著陸時擦地,前拉槳必定是大行其道。

不過,美帝敏銳地看到了後推槳的用武之地,那就是偵查用無人機,小到單兵大到長航時察打一體。飛機設計的需求導向是很嚴重的,飛過前拉槳飛機改裝FPV的童鞋都不會想設計一款螺旋槳在鏡頭前搗亂的偵查飛機(雪花屏已經夠受了and不要舉不死鳥雲雀這些不是反例的反例)。想想,一大坨偵查設備和通信設備往機頭一擱,飛機設計師們自然而然地就把發動機和螺旋槳後撤了,而且後推槳回收時可以用阻攔網。
採用後推槳的無人機很多,比如大的如捕食者赫爾墨斯獵人蒼鷺翼龍,中等型號的如影子掃描鷹哈比,小的如渡鴉(圖片不貼了,各位看官自己百度)。

船舶槳不熟,如果裝前面的話,估計那點翻騰的小水花被巨大的船身遮擋得差不多了吧;另外,我連哪些船用定距槳哪些船用變距槳都不知道。

ps:後推槳特別是尾推的,降落時需要保持好攻角,不然很容易槳葉擦地(以前航空創新實踐基地的兩架捕食者像真機都是在降落時炸雞的)。當然,這個弊端對於擦地角考慮周到的大型無人機來說不是問題,但對單兵無人機(特別是沒起落架的)來說就有點挑戰了,所以渡鴉之流都是背推式或者前拉加吊艙。
ps:求分享飛機型號資料庫


// 承蒙題主 @Frank Huo同學錯愛,感謝邀請!

也有極個別的飛機是把螺旋槳放在尾部,但那是個例,不討論。

首先你要搞清楚這兩種交通工具是靠什麼前進的。

輪船是靠螺旋槳轉動,產生向後的水流,推動船身向前運動。

很多飛機用的也是螺旋槳,但飛機並不是靠發動機產生的牽引力直接把自己拉到天上去,而是相對氣流根據伯努利原理_百度百科在機翼上形成升力把自己抬上去的。

你有沒有注意到,動力越強勁的飛機,往往發動機就不用非要放在前面了?感興趣的話可以自己琢磨琢磨為什麼。


螺旋槳放在前面效率會高,因為進入槳盤的氣流比較「乾淨」,而螺旋槳放在後面的話,進入槳盤的氣流是流經機身的「亂流」,效率較低。如果不是有別的考慮,如機身前部需要安裝設備,螺旋槳安裝在前面會更合適。


船不太清楚,應該是船需要的動力是向前的推動力,槳葉放在後邊利於向後推動水流,如果放在前邊會被船身阻擋。而飛機不同,首先,飛機需要升力,升力由機翼產生,空氣相對機翼流速越大,升力就越大,螺旋槳放在前面,會增大流過機翼的空氣相對流速,使飛機在較低速度下就可以得到足夠的升力;其次,飛機前面的氣流受飛機影響較小,有利於保證螺旋槳的工作效率


只了解船的——首先船的首部需要設置防撞艙來防撞和球鼻首減阻,這就導致在首部安裝機艙不太可能,所以機艙都安裝在船尾,機艙到螺旋槳需要軸系,如果螺旋槳在船首。。。幾十米呢,一點點偏移都會產生力矩,一不小心就會斷掉。所以設置在尾部,不僅僅保證了螺旋槳的生命力,而且可以充分利用船身前行產生的伴流,提高螺旋槳效率,如果這個時候在螺旋槳上再加一個導管就更么么噠了


靜穩定設計


個人理解。材料上:
1、飛機的拉力都較小,螺旋槳通過拉力對飛機整體傳遞是可行的。另外螺旋槳式飛機本來就是推力相對自重比較小的機型。
2、船舶的推進動力非常大,在基本的材料的拉伸力和壓縮力兩個相比數倍的差異,也就是同樣的結構在船首拉船的話,結構很容易被拉力破壞。在船尾結構更簡單,要求更低。


活塞式飛機,噴氣式飛機,直升機,航天飛船,垂直起降機,魚鷹,滑翔動力傘,飛艇翼裝能飛的太多了。


只解釋小船,發動機和螺旋槳一體的那種。和工程車或任何有長度的交通工具一個道理,想要靈活轉向,轉向裝置必須在後面。

開過的都知道,想走直線都難!


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