喷气式飞机(为什么喷气式飞机可以飞到2万米以上

能飞多高与采用螺旋桨还是采用喷气式没有关系，起决定作用的是发动机的单位功率，而且现代螺旋桨飞机多采用涡桨发动机，本身就是喷气式发动机的一种。

飞机是大气层内飞行器，其飞行原理受地球物理环境影响，所以会出现“升限”的限制。主要影响升限的因素有2大方面

其一是飞机的流体力学性能影响。飞机是穿行在流体中的飞行器，即“伯努利效应飞行器”，它们既受流体阻力影响，又受流体压力影响；机体翼面在破开空气的产生上下不同的气压表现，从而促使飞机向一端转移，这样飞机便获得了“上升力”。

由于地球大气越往外层越稀薄，飞机越飞得高，伯努利效应就越无力，因为已经没有气流能够形成气压差，将飞机托举着飞行了。

其二是飞机的发动机燃烧功率问题。前面已经说过，无论是涡桨发动机还是涡喷、涡扇、涡轴发动机，它们之间并没有太大的工作差异。喷气式发动机对燃烧性能非常在意，需要吸入大量的氧气，它们遭遇到高空后，也会因为大气层的逐渐稀薄而降低性能。

这种现象其实我们并不难理解，某些低海拔地区运行得不错的车辆，送到高原地区去可能就不行了，发动机功率大打折扣。飞机是同样的道理，它们也有“高原反应”，一旦飞得过高，发动机便会出现各种震喘、输出率低、熄火等故障，或者干脆停留在某些高度，像汽车爬陡坡一样，打死也推不上去了。

这两方面的因素直接影响了飞机的升限，让大部分的飞机在差不多的巡航推力下被限制在“实用升限”的条件之中，虽然有“最大升限”，但这种性能与汽车冲坡差不多，既不实用还非常危险，更不属于常规操作。

二战时的螺旋桨采用了活塞发动机，确实在绝对做功上小于喷气式飞机，但在功重比上活塞机并不见得落后，像F4U“海盗”、P51“野马”F190“百舌鸟”等二战战机飞上1万2多米高空不在话下，这个能力比今天许多涡桨发动机都强。

实际上，如今大部分民用飞机飞个1万多米不成问题，无论是涡桨还是活塞机问题都不大，限制它们的是人为因素。一方面私人民用飞机没有飞太高的必要，一方面商用飞机也没有搞极限飞行的闲心，总是故意挑战升限很容易出事。所以航空界除了机体实用升限外，还有一些管制限制，比如依照FAA（Federal Aviation Administration 美国联邦航空管理局）标准，普通的非商用螺旋桨机都被限制在28000英尺以下（约等于8534米）。

至于飞到2万米高空，限制这个高度的最主要问题其实是科学技术和实用化应用，一般超过12000米高度，机体就已经会很明显的受到高空环境影响，连SU-27、F-22这样的战斗机都是如此。现有条件的技术一般将战斗机的实用升限控制在18000米左右，至于那些民用机、私人飞机，有多少人会花本钱研制高空飞机？直接用成熟的军用飞机不好么？

但不可否认的是，喷气式飞机在加速度能力、持续推力输出方面是有优势的，在科技实现上相对活塞螺旋桨机也更容易，而且在高空飞行上，涡轮喷气式发动机确实更具优势，它的高空性能优于现在流行的涡轮风扇发动机，更是大大优于涡轮桨叶发动机。

比如米格25“狐蝠”截击机，它能飞到28000米的高度，实用升限也有24000多米，速度快至3马赫，这与它硕大的R-15B-300加力涡喷发动机离不开关系。我国的歼8系列战机也是一样，它们能飞上2万多米高空，都得拜那些涡喷发动机所赐。现代战机更强调多用途作战，不再强调极端的高空高速性能，所以现代涡扇发动机反倒在这些领域更弱一点。

虽说一切都是功率因素，但在实际使用中，螺旋桨也会出现一些不利于飞行的BUG，比如螺旋桨为了增大功率，除了加大发动机功率外，还得增加桨叶直径，但桨叶直径越大，越容易产生各种力学问题，还会因为过高转速发生“桨尖失速”，因激波效应使得螺旋桨飞机无法完成超音速飞行，更难在高空动力功率、气压环境都不足的情况下保持飞行效率。

所以比起能拼命加力，然后一口气将自己用惯性加速度和推力“顶”上天际的某些喷气式飞机，螺旋桨这种物理结构注定其很难上到20000米高空，除非科学技术有突破。

不过凡事也不能说死，某些比较极端的科研螺旋桨机还是能升上天空的，比如NASA搞的一些太阳能长航时无人机项目，它们被宣称拥有30000-50000米的飞行高度，当年曾被计划作为信号中继器或3G的组网器，但实际只飞到了29000多米，且大部分飞行都限定在10000-13000米的高度，之后这个项目就流产了。软银方面也投资过类似的机型，它们的高度表现还不如NASA的，人们对这些飞机的要求是“长航时”而非飞得高。

而且这些太阳能飞机几乎抛弃了所有的必要载重，把轻量化做到了极限，光伏板、电动机、螺旋桨占据了绝大部分重量，使用的还是不需要考虑燃烧功率的电动机驱动，在功重比上相当突出，能飞得更高。

其实比飞机更厉害的是气球技术，1972年温岭公司创造的51816米的无人气球记录。载人气球记录是新泽西人尼古拉斯创造的，他飞到了37734.24米，不过降落时摔死了所以这项记录没有被认为成功。

人们一般认为美国海军中校马尔科姆和维克多少校两人1961年创造的34667.95米高度为世界之最；实际上，现在不少极限跳伞都喜欢选用载人气球，对于民间用途而言，高空气球技术比飞机技术要可靠的多。

有时候我们需要换个角度去思考问题，喷气式飞机虽然动力出色，但我们永远无法回避它们的流体效应和发动机功率问题，即便是U-2和SR-71“黑鸟”都一样。而反过来，螺旋桨飞机却可以通过“电能-机械能”的转化，成为更稳定的高层大气飞行装置。所以，无论是太阳能无人机，还是现代的一些高空载人试验方案，都采用了电驱动的螺旋桨结构。

电动机不需要消耗氧气，更不用吸气，它只需要足够的能量供以转动。比如2020年即将展开的“索拉斯特拉托斯探险团”（SolarStratos）任务，由Elektra Solar GmbH的Calin Gologan设计的高空载人机即采用了电动螺旋桨技术，它的电动机功率高达32千瓦，能以2200转/分的速度为四个2.2米的叶片提供动力，效率高达90%。

整个飞机翼展24.8米，长8.5米，仅重450公斤，实际飞行中，因为极度减重，飞机上没有任何加压设备，飞行员必须穿上类似宇航服的“太阳能加压服”工作。飞机上贴了22平米的光伏板，它们为机载锂电池供电，按照计划预计，它将尝试飞行到8万英尺（24383米）的高空，这将是载人飞行之最。

从SolarStratos任务来看，如果他们成功了，那么还真别说喷气式比螺旋桨飞得高。