Question

Почему падает эффективность пропеллеров самолетов на скоростях выше 600км/ч?

Answer 1

Рисуйте треугольник скоростей для концевика лопасти. Если на разбеге перед взлётом его скорость начинается с окружной и зависит от оборотов и диаметра пропеллера, то при достижении определенной скорости это сечение уже будет работать на числах М, которые приводят к волновому кризису сначала на линии четверти хорд, а потом и на передней кромке.
К этому моменту полная аэродинамическая сила серьёзно меняет своё направление ввиду роста составляющей сопротивления и общая эффективность падает. На это накладывается ещё и поворот лопасти для обеспечения правильного шага на высокой скорости, который тоже уменьшает нормальную к плоскости вращения составляющую сил, приложенных к движителю (
И реальные проблемы начинаются уже на скоростях полёта достигающих всего-то 0, 4М или чуть больше. Реальная работа винтовых движителей на Махе больше 0, 6 имет смысл только для решения боевых задач.
Грубо, для реальных температур на эшелоне это будет где-то 650-700 км/ч.
Применение сосный винтов никак не влияет на принципиальную аэродинамику, просто даёт возможность уменьшить отметаемую площадь за счёт повышения удельной нагрузки и срабатывать мощность турбины на меньшем диаметре винта.
Вся прелесть винтомоторных конструкций в том, что можно обдувать крыло, добиваться высоких взлетно-посадочных характеристик простыми решениями и иметь высокую надежность в эксплуатации без всяких предкрылков и сдувов пограничного слоя.
Ещё винтами здорово тормозить. Шутки шутками, а четыре «прутика», которые крутятся, описывая диск некоторого диаметра, создают при правильном подходе к вопросу сопротивление много больше, чем лист фанеры этого же диаметра)
И никакие спойлеры не нужны, что ещё и систему управления упрощает и делает надежне!
Примерно так.

Answer 2

Воздушный винт имет некоторые ограничения.
«Эффект запирания». Этот эффект возникает либо при увеличении диаметра воздушного винта, либо при увеличении скорости вращения, и выражается в отсутствии роста тяги с увеличением мощности, передаваемой на винт. Эффект связан с появлением на лопастях винта участков с околозвуковым и сверхзвуковым течением воздуха (т. н. волновой кризис) .
Это явление накладывает существенные ограничения на технические характеристики самолётов с винтомоторной силовой установкой. В частности, современные самолёты с воздушными винтами, как правило, не могут развить скорость боле 650—700 км/ч. Самый быстрый винтовой самолёт — бомбардировщик Ту-95 — имет максимальную скорость 920 км/ч, где проблема эффекта запирания была решена применением двух сосных винтов с допустимыми размерами лопастей, вращающихся в противоположных направлениях.