為什麼大力神運輸機要用螺旋槳機翼？

12-29

知乎小白，第一次提問。
大家都坐過飛機。大多的飛機用的都是噴氣發動機。但每次看到大力神運輸機，AC130這樣的巨型怪物，它們卻用的是老式的螺旋槳發動機。（我覺得是老式。。。。估計應該並不老）
是噴氣發動機有弊病？還是螺旋槳發動機有更好的效率？

你最後一句是最大的原因之一

C130就是一老舊的中型運輸機，起飛重量最大也就六七十噸的樣子，這類中小型貨機跟「巨型怪物」這種詞兒根本就沾不到邊呀老兄！
而且C130用的是渦輪發動機。你沒看錯，就是渦輪發動機，細分叫做渦輪螺旋槳發動機。它跟B52和747用的渦噴和渦扇那都是根正苗紅的兄弟。特點在於，渦槳發動機大部分功率通過軸輸出給螺旋槳，優點是效率比渦噴渦扇高，經濟性比較好；缺點主要是飛行速度慢。所以民航這種尋求經濟效益最優解的行業，幹線客機一般不選擇渦槳。只有短程支線客機才會用渦槳，你比如國產新洲60那樣的。

首先，C130是差不多60年前的設計了，當時的噴氣發動機只有渦輪噴氣發動機，耗油大雜訊大，推力小，噴漆速度高。
缺點一個一個數下來
耗油大=航程短，燒油多為了保證航程你就得多裝油，多裝鈾為了能飛就得加大升力，升力加大跟著阻力就加大了，然後又得加大推力，最後繼續多少油……反面典型，米亞希舍夫米亞4轟炸機。腦殼有坑非要上渦噴，結果把好好的青龍偃月刀做成了青龍偃月匕首，除了嚇唬人沒用
雜訊大=容易被發現，尤其是C130這種有空投傘兵的要求的飛機
推力小=限制飛機起飛重量
噴氣速度高=這個不好說，噴漆速度高對高速飛行是有利的，但是在低速下推力損失也大
渦輪噴氣發動機的優點是擅長超音速，然並卵……

反觀渦輪螺旋槳發動機，用發動機轉子帶動螺旋槳，犧牲噴氣速度換來更大推力，可以有效提高燃油效率，加大航程。同時廢氣溫度低，降低紅外特徵。而且還有一點，螺旋槳飛機起飛的時候由於螺旋槳主動加速空氣沖刷機翼，可以有增升的效果，改善短距起降能力。

C130作為一種中型運輸機，速度不是主要性能，差不多就行了，沒必要比誰飛的快……再快你快的過截擊機和導彈么？負載能力，機場適應性和燃油經濟性是更重要的性能。所以用渦槳取代渦噴是必然的選擇。

順便扯一下幾種渦輪發動機的區別
渦輪噴氣發動機是最基礎的構型，包含壓氣機，燃燒室，渦輪三個主要部分。其中壓氣機和渦輪是連在一起的，這個叫轉子。
渦輪風扇發動機就是在壓氣機前面來一個風扇，直接扇風提供推力，可以提高燃油效率
渦輪螺旋槳發動機就是在轉子上直接接上減速齒輪組帶動螺旋槳
渦輪槳扇發動機就是沒了外面殼子的渦扇，或者沒有減速齒輪的渦槳。當然了槳葉需要單獨設計。
渦輪軸、燃氣輪機是在轉子後面加上了自由渦輪，由自由渦輪帶動輸出軸。相對於渦槳發動機的優勢就是轉速不固定，根據負載不同轉速是不固定的。渦槳那個結構不能帶太高的負載，負載高了影響轉子的運行，也對減速器壓力很大。自由渦輪的形式省去了減速器，更適合高負載應用。比如直升機，發電機和艦船。而且自由渦輪榨取燃氣能量的能力比直接接在轉自上要好，所以燃氣渦輪發動機的排氣速度最慢，產生推力最少，排氣溫度也最低。

航空有個規則叫design what you need，never design what you want。
C130的設計應該是這句話很好的體現。

確實挺老的。
c130:
1954年首飛後開始服役，目前還在服役中。2010年美軍已經放出研發替代機型都申請信息了，只不過目前更換工作還沒有完成。

ac130:
首飛在1966年，ac130a是1968年－1995年服役的。ac130h是1969年－2015年服役的。目前ac130都退役咯。

運輸機需求的速度並不需要戰鬥機那麼高，在這個速度區間內（我記得好像是800公里每小時左右），渦輪螺槳發動機是效率最高的。
渦輪螺槳發動機效率高的原因就是因為余速損失小（余速損失可以理解為，排出發動機的氣體只要與靜止的地面參考系有相對速度，就會損失動量）。渦輪螺槳發動機主要是靠前面的螺旋槳拉動飛機前進的，而不是像渦輪噴氣發動機或者渦輪風扇發動機那樣完全靠尾噴口排出氣體獲得相對的動量而前進。（理所當然，後兩者余速損失很大）
渦輪螺槳發動機的損失主要來源於前面螺旋槳的阻力，高速情況下這一項損失很大，螺旋槳也會影響進氣道的流場，而且高速也意味著更高的螺旋槳轉速，那麼長的槳葉，根部的離心力是材料承受不了的。（高壓壓氣機一片六公分的葉片，每分鐘一萬兩千轉，產生大約相當於十噸重量的離心力）所以，高速發動機是不會採用渦輪螺槳發動機的。

有關效率和推力的具體公式比較簡單，可以參考《航空發動機原理》這類書籍。

什麼叫「螺旋槳機翼」？
用渦槳發動機可以適應惡劣的起降條件下起降，C17的渦扇吸入異物的場景......

C17也有一定的野戰機場起降能力，但相對與C130嬌貴。
C5、C17負責將物資運到機場，那C130就需要將物資運到前線。
C130在美軍運輸體系中的位置決定了它的設計。

經濟！

使用渦槳發動機的飛機飛行速度都不可能獲得較高的速度，但是渦槳發動機的效能更高。同樣是吃一頓飯，人家能搬一天磚的。

其次，運輸機它的機體設計本身就是不適合高速的，所以給他買阿迪王他也跑不快。那就穿彈力鞋吧，還便宜。

首選，渦槳比渦噴更有效率，更省油。
其次，渦槳可以在簡易跑道起降，而且需要的跑道長度比較短。

阿湯哥扒的那架新服役的A-400M和C-130一樣，用的是也是渦槳引擎，漿葉數量多了而已，一點也不落後，世界上能造出大功率可靠的渦槳引擎的公司不超過5個

我就想到兩點：

維修方便
耐操

我都拋磚了，磚家們快快現身

這是渦軸發動機，用渦軸發動機的原因是省油。理論上來說，排氣速度越低推進效率越高。你可以把它想像成一個涵道比特別高的渦扇發動機，涵道比越高越省油，具體分析可以看發動機原理。當然，缺點也很明顯，不能超音速，接近音速時，還別說接近音速了，0.8往上這玩意兒機械效率就開始很快的趨近於0了，所以後來出了槳扇發動機，槳扇就是更先進的螺旋槳，可以把速度做到Ma0.9吧我記得。就是為了省油就是為了省油就是為了省油！要不是一些莫名其妙的擔心，現在你看到的所有民航客機上都會用渦槳或者渦軸。錢才是第一。