为什么图95轰炸机的发动机有两层扇叶？
俄罗斯的图-95战略轰炸机，是一款很了不起的飞机。自从20世纪50年代一飞冲天以来，至今已翱翔了60多年。而且还将继续服役到2040年左右，与老对手B-52一起成为真正的“百年飞机”。
图-95轰炸机机身长46米，翼展50米，最大起飞重量190吨，最大速度830千米/小时，实用升限10500米，有一个恰如其分的称号——“熊”。显著的特点除了大之外，还有4组奇特的双层螺旋桨。
这种AB-60H型双层螺旋桨是十足的大家伙，直径最大达6.2米（NK-12MV）。它是同轴反转可逆桨距螺旋桨，一根桨轴上有2个桨叶，按相反方向旋转。
螺旋桨后面是著名“大力王”——NK-12M系列涡桨发动机，是大熊无穷力量的来源。
涡桨发动机与活塞发动机不一样，它是喷气发动机的一种亚型，核心与涡喷发动机相似。只不过涡桨的涡轮扇叶，会最大限度汲取动能驱动螺旋桨；而涡喷的涡轮扇叶汲取动能少，只保证驱动压缩机即可，更多以高压气体喷射获得推力。
▲涡桨发动机
1、二战战争刺激下，飞机发动机功率迅速提高，从早期7、800马力窜升到后期的2000~2500马力。
发动机功率提升，最终传递到螺旋桨体现。所以发动机马力越大，螺旋桨直径越大，桨叶也相应增加。
二战后期，美国P-47“雷电”和F4u“海盗”都装备了2000多马力发动机，其螺旋桨直径已接近4米。
▲P-47“雷电”
而图-95的NK-12M发动机功率达到15000马力！如果用单层螺旋桨直径该有多大。两层桨叶的螺旋桨直径都5.6米（NK-12MA）和6.2米（NK-12MV）。
这么大的螺旋桨，让图-95起落架变得很高，再用单层就更没法看了。另外，太大的螺旋桨从材料、结构、可靠性上都无法保证。
2、螺旋桨对空气做功，空气也对螺旋桨施加反作用力，由此产生扭矩。扭矩增大影响飞行稳定，所以要通过飞机设计和副翼去平衡扭矩。
同轴反转螺旋桨的前后两个螺旋桨，在行星齿轮带动下以不同方向旋转，正好平衡扭矩。还能抵消螺旋桨桨尖产生的空气涡流，降低涡流能量损失，提高效率。
3、大直径螺旋桨，桨尖部分有可能超过音速。
超音速会产生激波阻力，叶片表面边界层气流分离，导致飞行阻力直线上升，效率大幅下降，还会损坏设备。
所以，为了平衡扭矩、降低制造难度，也为了避免桨尖超音速，库兹涅佐夫设计局就使用了双层的同轴反转可逆桨距螺旋桨。
同轴反转螺旋桨在二战中已经大量使用，比如英国“喷火”战斗机部分型号、格里芬引擎的美国P-51D，以及战后英国的“塘鹅”舰载机都是这样的螺旋桨。
▲“塘鹅”舰载机
最重大缺点就是噪音太大。因为双层螺旋桨反向旋转时会将气流撕裂，产生巨大噪音。
图-95飞行时，远在大西洋海底监听潜艇的水声监听网都能听见它。不过它的噪音还不是最大，美国曾经的XF-84H技术验证机才是史上噪音最大的飞机，人称“雷电尖啸”，又叫“吹牛大王”。
▲使用超音速桨叶的XF-84H
▲与众不同的宽弦方桨尖
其桨尖速度超过音速，音爆传播数百米令人癫狂，在地面试车时40公里外都能听见，机场塔台要挂上厚毛毯防止玻璃震碎。
综上种种原因，图-95才使用双层螺旋桨，成为极具美感的显著特点。如今，图-95在各种巡航导弹、空地导弹的支持下，依然保持着巨大威慑力，是俄罗斯保卫国家、抗击霸权的王牌武器。
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但是注意的是，共轴反桨结构并不能提高工作效率，一台共轴反桨结构发动机产生的推力效果，要远远低于两台一半功率的单层螺旋桨发动机的推力！因为前一层螺旋桨打散了气流，后一层螺旋桨工作效率会大大降低！
而之所以会有这种结构螺旋桨飞机出现，是因为这种结构可以突破单层螺旋桨的极限。螺旋桨飞机增加推力的方式，只能是增加螺旋桨转速和增大螺旋桨直径，这样螺旋桨桨叶叶尖的速度也就不断提高，但是这个叶尖速度是有极限的，那就是不能超过音速！一旦达到音速就会产生音障和激波，可以轻易的打断螺旋桨桨叶。
所以不管怎么设计，单层螺旋桨产生的推力是有极限的，要想突破这个极限只能再安排一层，共轴反桨，那怕工作效率下降。这种设计在喷气机时代早期应用较多，比如说英国的世界上最丑的飞机--塘鹅反潜机。
但是这种设计齿轮组传动结构复杂，噪音大(图-95是唯一一个可以被浮标声呐发现的飞机)，在喷气式发动机成熟后基本上取消了。
而图-95之所以采用这种结构，主要还是被航程给逼得，跟美国在欧洲可以用大把空军基地不一样，前苏联要想炸美国要困难的多，对航程要求大，而螺旋桨比较省油。
不过，美国和北约其实都低估了图-95的升限和最大航速，其原本以为升限是9000米，最大时速是580公里左右(这一判断是基于螺旋桨工作的极限判断的)。但是没想到图-95还有涡喷模式，这种模式下，螺旋桨不产生推力，自由转动，全靠发动机当做涡喷发动机一样工作，这种模式下升限可以13000米，时速900到1000公里（不同型号有所不同）。
图-95的两层扇叶被称为“同轴反转螺旋桨”（Contra-rotating Propellers），这是涡轮螺旋桨发动机中特有的一种类型，它和普通螺旋桨最大的不同便是发动机上有两组并列转动的螺旋桨，而且两组螺旋桨转动的角速度方向相反，图-95凭借这种独特的设计从1960年起便保持螺旋桨式飞机速度记录。
图-95还世界在役独有搭载四发大型涡轮螺旋桨发动机的战略轰炸机，其搭载4具库兹涅佐夫NK-12MV型涡轮螺旋桨发动机，可让图-95最大速度达到925公里。由于发动机功率太大，在桨叶直径和转速无法提升的前提下。工程师只能另辟蹊径，用增加叶片数量来提升效率。甚至其衍生机型图-114保持着最快螺旋桨飞机的世界纪录。
螺旋桨在低速飞行下，其叶片的叶尖会形成切向的空气涡流，涡流会对能量造成损失。在航空工程师的巧妙设计下，同轴反转螺旋桨的两组叶片在转动时产生的涡流会相互抵消，能将能量的损失将至最低。同轴反转螺旋桨不仅能使螺旋桨维持最大的效率，还能充分使用发动机提供的驱动力。再加上图-95主翼采用后掠35°设计，能让图-95在执行任务时保持高速飞行效率。
同轴反转螺旋桨的两组螺旋桨连接在同一台发动机上，里面使用一组行星齿轮达到反向旋转的目的。同轴反转螺旋桨式飞机两侧两个不同的发动机，其螺旋桨转动方向相反，而不是反向旋转螺旋桨。
但是同轴反转螺旋桨带来的负面效应也显而易见，例如运转时会产生巨大的噪音，其侧方向噪音增大10分贝，轴方向噪音更是增大30分贝，甚至位于北大西洋的声呐网都可以捕捉到图-95的声纹！
【-?-?-TU-?-?-】 这个标志是不是很形象？
图-95是当今世界唯一使用螺旋桨的远程战略轰炸机，从里到外都充满着一种涡轮式蒸汽机时代的工业美。这架轰炸机的非常怪异，有两层螺旋桨扇叶，这个比较奇特的设计叫做同轴反转螺旋桨。
图-95为什么要装备如此怪异的发动机呢？答案当然是为了飞机飞行性能了。图-95战略轰炸机的最大起飞重量接近200吨，需要装备4台NK-12MV涡桨发动机才能提供足够的推力。
每一台NK-12MV涡桨发动机都有两个巨大螺旋桨，这两个螺旋桨的旋转方向是相反，采用这种设计当然有其优点了，那就是两个旋转方向相反的螺旋桨在工作时可以相互抵消对方产生的扭矩力。
以普通直升机为例，其巨大的主旋翼在工作旋转时会产生巨大的扭矩，这时就需要一个反扭矩设计来抵消这个力量，普通直升机的解决方法就是设置尾桨，给直升机提供一个和主旋翼生产的扭矩力相反的一个力量，从而使得直升机可以正常飞行。
另外还有一种特殊的解决方法就是设置两套主旋翼，两套主旋翼的工作方向相反，双方工作时产生的扭矩力也是相反的，就可以相互抵消了。例如俄罗斯的卡-52武器直升机就是采用了这种比较奇特的设计。而NK-12MV涡桨发动机的同轴反转的螺旋桨也是应用了同样的设计原理。
此外，NK-12MV涡桨发动机的同轴反转螺旋桨设计还可以产生更大的推力，这是因为有两套螺旋桨在同时工作，其产生的推力自然要比一套螺旋桨工作时产生的推力要大些，也就能使图-95的飞行速度更快，在4台奇特的NK-12MV涡桨发动机的推动下，图-95战略轰炸机在高空最大飞行速度达到了870公里/小时，这个飞行速度对于一架装备涡桨发动机的飞机来说，绝对难以置信的，这一切当然就归功于同轴反转螺旋桨。
为了在高速和航程之间实现平衡，图-95采用了一套独特的动力系统。
图-95的最大起飞重量接近200吨，安装四台NK-12涡轮螺旋桨发动机，单台额定功率11000kW（14750轴马力），驱动一副AV-60四叶同轴反转螺旋桨。
所谓同轴反转螺旋桨，就是两组安装在同一转轴上的串列螺旋桨，但螺旋桨的旋转方向相反。同轴反转螺旋桨一般是通过一组行星齿轮来实现反向旋转的，该螺旋桨具有两个优点：
一是两组螺旋桨反向旋转，互相之间抵消了扭矩，飞行员无需在飞行中通过调整副翼来对螺旋桨的扭矩效应配平。
二是气动效率高。螺旋桨桨尖在旋转中会产生涡流，导致产生的拉力减小。而同轴反转螺旋桨的两组叶片在旋转时，叶尖产生的涡流能互相抵消，降低了涡流能量损失。一般来说，同轴反转螺旋桨比同直径的单螺旋桨的效率能提高6%-16%。
图-95凭借直径达5.6米的同轴反转螺旋桨，使高空巡航速度达到750公里/时，最大速度达到936公里/时，丝毫不逊色于亚音速喷气式轰炸机。
但这4副巨大的螺旋桨也成为该机产生巨大噪音的罪魁祸首。当图-95的速度达到750公里/小时，螺旋桨桨尖的速度已经超过音速，产生持续音爆并横向传播开来，因而噪音相当惊人。而且反转螺旋桨设计使桨尖音爆非常密集，引发的机身震动经常诱发电子设备故障。甚至有传言说美军潜艇在水下就能通过声呐监听到从头顶飞过的图-95。
图-95战略轰炸机，由苏联图波列夫设计局于1951年研制一款惊世之作，它是当时唯一能和美国B-52战略轰炸机相匹敌的战略轰炸机，且服役至今。它最大的设计特点就在于它发动机上的两具同轴反转桨叶，并采用4台12000轴马力的NK12型对转涡轮螺旋桨发动机。
采用同轴对转的发动机的好处就在于不仅可以克服对机身产生的扭矩而且动力更为强大，最大时速超过900公里每小时而且在油耗于保养维修比B-52涡喷发动机更为简单。所以目前它也是世界上最大最快、目前仍在服役的大型螺旋桨远程战略轰炸机。
和美国的B-52相比，图95在航程、速度、载弹量这三个重要指标都比B-52逊色很多。不过由于采用涡喷螺旋桨发动机，同样是1.2万里的航程，B-52需要携带160吨燃料，而图95只需要80吨，只是B-52的一半，这样为经济、省钱，而且图95还具有老毛子的武器特点，简单、皮实、耐操、等特点，与专门用大炸B的B-52不同，图95可以改装用于侦查、海上巡逻、反潜、通信中继等任务，具有很强的通用性。而苏联解体的时候，中国曾有意向乌克兰购买图95，但是由于两个大国的阻挠，中国未能如愿。
共轴反转桨，是一种独特的动力桨，有很多优势，
扭矩平衡，桨叶多，功率大，可抵消单桨涡流，
这是一款效率高，功率大速度也高的动力桨，
如果用在共轴双旋桨的尾推桨，将实现比S97更快的航速。
动量守恒
为了平衡扭矩、降低制造难度，也为了避免桨尖超音速，库兹涅佐夫设计局就使用了双层的同轴反转可逆桨距螺旋桨
