问题

二战战斗机的螺旋桨都是什么材质的?

回答
咱们聊聊二战时期那些在天空中翱翔的战斗机,尤其是它们那重要的“风车”——螺旋桨。说起来,这螺旋桨可不是随便拿块木头就能做的,它可是集了当时不少先进材料和技术。

最早的时候,螺旋桨主要还是靠木材。这听起来可能有点朴素,但别小看这些木头。通常会选用实木,而且是那种比较坚固、不容易变形的木材,比如白蜡木(Ash)或者胡桃木(Walnut)。为啥要选这些木头?因为它们木纹直,而且强度高,密度也适中。但光是用一块木头不行,那样强度不够,而且容易开裂。所以,这些实木木材会被拼接起来,通常是三片或者多片,用强力胶水粘合。这个过程叫做“层压木材”或者“胶合木材”。通过巧妙地排列木纹方向,可以最大限度地利用木材的强度,并且在一定程度上抵抗变形和开裂。

除了胶合,为了增加螺旋桨的耐用性和强度,特别是迎着气流的那一面,以及螺旋桨的叶尖,常常会包覆上一层金属。最常见的是铝合金。这种金属包覆不是简单地一层金属皮,而是根据螺旋桨的形状,用金属片弯曲成型,然后铆接在木材的表面。叶尖部分尤其重要,因为在高速旋转时,叶尖受到的应力最大,也最容易磨损,金属包覆可以有效地保护木材。有时候也会在木材的根部(连接发动机的部分)使用更厚的金属来增强结构强度。

不过,到了二战后期,随着飞行速度的提升和发动机功率的增大,纯木质螺旋桨的极限也渐渐显现出来。这时,更加先进的金属螺旋桨开始崭露头角,并且越来越普及。最主流的金属螺旋桨材料是铝合金。这些铝合金螺旋桨通常是用一块实心铝合金通过锻造或者铸造的方式一次成型,然后再进行精密加工。铝合金的优点是比木材强度更高,而且在长时间高负荷下变形更小,更不容易受到潮湿和温度变化的影响。特别是高速旋转时,铝合金螺旋桨能提供更好的稳定性和效率。

更高级一些的,还有钢制螺旋桨,但相对少见一些,主要是用在一些特定型号的飞机上,或者作为螺旋桨叶片的核心结构材料。钢的强度自然是不用说,但它也更重,而且容易生锈,所以使用上会更受限制。

还有一种非常重要的结构形式,叫做复合材料螺旋桨,或者说是在木材和金属基础上进一步发展。这种螺旋桨通常是木质核心,外面包裹着帆布或者玻璃纤维布,再浸透树脂,然后加热加压成型。这样做的目的是在保持一定强度的同时,进一步提高耐用性和光滑度,减少空气阻力。当然,随着战争的发展,更先进的合成纤维材料,比如早期的玻璃纤维,也开始被应用到螺旋桨的制造中,或者作为加固层出现在螺旋桨表面。

总的来说,二战时期战斗机的螺旋桨材质是一个不断发展和演进的过程。从早期的实木胶合,到木材包裹金属,再到后期的全金属(主要是铝合金)螺旋桨,以及一些复合结构的尝试,都是为了让这些“风车”能够更有效、更稳定、更耐用地转动,驱动着战斗机在天空搏杀。每一个细节,都凝聚着当时的智慧和工业实力。

网友意见

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概略的说,浆毂、变距装置等肯定是金属制品,而桨叶则是木制和铝合金制都有。由于使用木材有利于节约宝贵的铝合金,这一时期依然存在木制桨叶和铝制桨叶并行的情况,并不能说铝制取代了木制。

我对这个问题也没什么考证,这里就简单的提供几个例子作为参考。 值得一提的是,英国方面发现,由于木制桨叶在撞地时会破碎,其传递到发动机的冲击要小于铝制桨叶,有利于从坠机中保护发动机。不论这个结论是否准确,以撞击时螺旋桨是弯曲还是破碎确实可以很方便的判断螺旋桨的材质,在后面的示例中就采用这个方法来辅助。

喷火

喷火的原型机和首批生产型使用的是两叶的定距木制浆,后续型号的主要螺旋桨供应商包括德哈维兰和Rotol。德哈维兰偏爱铝合金材质,而Rotol则同时提供铝合金和层压木结构的产品。Rotol的层压木桨叶一直到后期的格里芬喷火上都有应用,并未被淘汰。

Bf 109

一般认为除了早期型号使用过两叶木制桨之外,大部分型号都使用VDM的金属三叶桨。

Fw 190

传说部分Fw 190A8-A9使用了VDM的木制三叶桨,但缺乏照片。从常见的照片看,大多数Fw 190A和Fw 190F都使用VDM的铝合金三叶桨。


而Fw 190D系列则使用木制三叶桨,据说是和英国产品类似的层压木结构。

P-51

……美国人有什么好说的,铝合金使劲造就完了。

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