I'm making my best to become a pilot of Airlines

幸好今天還蠻閒的，把上次被無名毀掉的螺旋槳文章補上來
請多多指教的一篇文章...@@

1903年萊特兄弟造出的飛行者一號飛行距離200餘公尺，而今天的空中巴士A380
飛行距離可達萬餘公里；從前的飛機沒有壓力調節系統，飛行高度只能在一萬呎
以下，而現在的飛機卻能載著數百名乘客飛上四萬呎的高空；人類的航空技術
在這100年間突飛猛進，而現今在天空飛著的有各式的渦輪噴射飛機，渦輪風
扇、渦輪噴射即渦輪螺旋槳等；但，現在許多乘客卻看不起螺旋槳式的飛機，
將之視為不舒適、不安全的機型，坐在螺旋槳機靠窗的旅客隨著螺旋槳的轉動
，心理的害怕也一直盤旋在心頭，但在害怕的同時，是否也想過這具螺旋槳如
何把數萬噸的飛機推上天空的?

螺旋槳引擎種類
看著螺旋槳機在槳葉轉呀轉的，你是否也認為螺旋槳引擎就是螺旋槳引擎，沒
什麼差別呢?在渦輪發明以前，飛機上所用的螺旋槳引擎我們稱為活塞螺旋槳
引擎，也稱為往覆式螺旋槳引擎(propeller engine)，可舉例的飛機有：
西斯納172、DC-3和T-34…等；但渦輪出現後，便也出現了所謂的渦輪螺旋槳
引擎(turboprop engine)，舉例機型：ATR72、DO228和福克50…等，而台
灣目前有使用螺旋槳引擎飛機的航空公司有復興航空(使用ATR72)、德安航空
(使用DO228)、華信航空(使用福克50)。往覆式引擎就是我們所熟知的汽車引
擎、機車引擎那種，由汽缸、活塞和曲柄軸...等組成的引擎；而渦輪螺旋槳引
擎則是由螺旋槳送風進引擎內與燃料混合、燃燒、加壓後，噴到渦輪機上使渦
輪轉動，這樣飛機的速度也可以比使用往覆式引擎來得快。

螺旋槳如何推動飛機
螺旋槳，或許有人認為那只是由幾根〝棍子〞或〝板子〞隨便組裝在一起就成了
，其實製造這具螺旋槳可也是一門學問呢!當我們談到白努力定律時，一定很多
人馬上會聯想到這定律是飛機機翼升力的原理，然而就螺旋槳機或直升機而言，
白努力定律並不只應用在機翼上；我們若有機會把螺旋槳給拆解下來，並把其中
一片槳葉給橫著剖開，我們會發現，這槳葉的剖面長得跟機翼剖面(air foil)
一樣、一面有弧度而另一面是平面耶!沒錯，螺旋槳也是應用白努力定律來牽引
飛機，大家也知道，升力方向是：平坦面→弧度面，有弧度的那面必須朝向飛機
前方，所以只要發動機一開始轉動就會有風流過各片槳葉，然後產生推力。

上一段講到弧度面必須朝向飛機前方，這句話其實有點小錯誤!若弧度面完全朝向
前方會產生問題，在說明這個問題前先跟大家提個觀念：大家都知道一列整齊隊伍
行進時若遇到左轉彎，那麼走內圈的人勢必得放慢速度，而外圈的人就得加快速度
，總而言之，外圈的人速度一定比內圈的人來得快。所以當一具螺旋槳在轉動時，
槳葉最外面那個點的轉速會比內圈來得快，若發動機在低速運轉還沒什麼問題，但
要推動一架飛機可需要每分鐘數千轉的速度，在這麼快的轉速下，外圈的速度很有
可能會達到音速，甚至超越音速，一旦到達、超越音速就會產生至少兩個問題：第
一個，物體超越音速時會產生一種叫做音爆的聲音，那聲音震耳欲聾；第二個，物
體超越音速還會產生一種叫波阻力的現象，這阻力會吃掉螺旋槳的淨推力，也就是
說那段達到音速的槳葉〝生雞蛋無、放雞屎有〞，這樣會使推力打折、浪費無謂的
油料，在這個油價居高不下的時代，這是個很大的問題!但，如果降低發動機轉速，
那麼就達不到我們所需的推力啦!如果把槳葉加大呢!?這還得考慮到機身是否夠高、
增加的這段槳葉可也得增加個幾十幾百公斤，那麼那些增加的推力不也被吃掉囉!況
且槳葉加長的話，那外部的轉速又有可能達到音速啦!那麼這問題又會變成無解；因
此，聰明的航空工程師想到一個解決辦法，就是螺旋槳原尺寸不變、發動機轉速減慢
、把槳葉從原本的方向扭轉一個角度，這樣一來，槳葉葉尖就不會達到音速、推力也
不會減少啦!為什麼這麼做推力卻不會減少呢?關鍵就是那扭轉的角度，跟大家說個例
子或許就會了解了，聽過飛機的升降舵吧!飛機要改變機首抬升角度的其中一個方法就
是靠升降舵往上or往下操作，使風對升降舵的作用力方向改變來讓飛機俯仰；我們對
螺旋槳扭轉的那個角度用意就是如此，所以雖然發動機轉速變慢、尺寸不變的情形下
，我們這具螺旋槳還是可以達到我們所需要的推力值。

螺旋槳葉有幾片有差!
螺旋槳在被扭轉了那個角度後，若想再繼續增加推力呢?除了再增加發動機轉速外(前提
是槳葉外緣轉速在音速內)，另個方法就是增加螺旋槳葉片數，那麼每具螺旋槳就可再多
幾片葉片來幫忙拉飛機啦~!若同一機型只純粹想要升級他的推力，增加了幾片槳葉後，
因為要推動的飛機他還是原本的重量，那麼發動機轉速便可再減少一點轉速，這樣油料也
就可以少燒一點啦!同時，因為槳葉外圍的轉速降低後，對空氣產生的振動也跟著減小，
因此造成的噪音也就會更小啦!以復興航空使用的ATR72-200、-500型來說，-500型比
-200型重了約0.5噸重，但-500型的螺旋槳葉數是每具發動機有6片槳葉，而-200型每具
發動機只有4片，所以-500型使用的發動機的轉速可以比較低、比較安靜，下次有機會到
機場賞機不妨試著比較這兩款所產生的噪音有啥不同。(復興航空陸續使用ATR72-500型來
替代ATR72-200了，也就是說-200型快從台灣的天空消失了，能比較的時日也無多嚕!)

螺旋槳機舒適度
舒適度就個人定義而有所不同，有人只要求螺旋槳的聲音小就好，有人認為整趟航程要夠平
穩，有人兩種都要求；螺旋槳機就ATR72系列來講，-500型在機艙內聽到的的螺旋槳聲音的
確是會比-200型來得小，但航程的平穩度還是得視老天給不給面子，老天不給面子的話，不
管什麼飛機來飛還是會抖，只是螺旋槳機因飛行的高度無法跟噴射機比，飛行高度比較低、
遇到亂流的機率也就會比較高囉!重伸一點：天氣好時，不管飛到哪個高度也都會很平穩的!
(除非遇到晴空亂流啦!)

PS.本篇文章中部分資料是本人上學期的航空工程所學，有部份是參考網路的，有發現錯誤
的請幫忙指出!