[拼音]：kongqi luoxuanjiang

[外文]：air propeller

靠槳葉在空氣中旋轉(zhuǎn)將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)功率轉(zhuǎn)化為推進(jìn)力或升力的裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)螺旋槳。它由多個(gè)槳葉和中央的槳轂組成，槳葉好像一扭轉(zhuǎn)的細(xì)長(zhǎng)機(jī)翼安裝在槳轂上，發(fā)動(dòng)機(jī)軸與槳轂相連接并帶動(dòng)它旋轉(zhuǎn)。中國(guó)明代（1368～1644年）民間的玩具“竹蜻蜓”實(shí)際上是一種原始的螺旋槳。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)以前，所有帶動(dòng)力的航空器無(wú)不以螺旋槳作為產(chǎn)生推動(dòng)力的裝置。目前螺旋槳仍用于裝活塞式和渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的亞音速飛機(jī)。直升機(jī)旋翼和尾槳也是一種螺旋槳。

原理

螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)，槳葉不斷把大量空氣（推進(jìn)介質(zhì)）向后推去，在槳葉上產(chǎn)生一向前的力，即推進(jìn)力。一般情況下，螺旋槳除旋轉(zhuǎn)外還有前進(jìn)速度。如截取一小段槳葉來(lái)看，恰像一小段機(jī)翼，其相對(duì)氣流速度由前進(jìn)速度和旋轉(zhuǎn)速度合成（圖1 ）。槳葉上的氣動(dòng)力在前進(jìn)方向的分力構(gòu)成拉力。在旋轉(zhuǎn)面內(nèi)的分量形成阻止螺旋槳旋轉(zhuǎn)的力矩，由發(fā)動(dòng)機(jī)的力矩來(lái)平衡。槳葉剖面弦(相當(dāng)于翼弦)與旋轉(zhuǎn)平面夾角稱(chēng)槳葉安裝角。螺旋槳旋轉(zhuǎn)一圈，以槳葉安裝角為導(dǎo)引向前推進(jìn)的距離稱(chēng)為槳距。實(shí)際上槳葉上每一剖面的前進(jìn)速度都是相同的，但圓周速度則與該剖面距轉(zhuǎn)軸的距離（半徑）成正比，所以各剖面相對(duì)氣流與旋轉(zhuǎn)平面的夾角隨著離轉(zhuǎn)軸的距離增大而逐步減小，為了使槳葉每個(gè)剖面與相對(duì)氣流都保持在有利的迎角范圍內(nèi)，各剖面的安裝角也隨著與轉(zhuǎn)軸的距離增大而減小。這就是每個(gè)槳葉都有扭轉(zhuǎn)的原因。

螺旋槳效率

以螺旋槳的輸出功率與輸入功率之比表示。輸出功率為螺旋槳的拉力與飛行速度的乘積。輸入功率為發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)的功率。在飛機(jī)起飛滑跑前，由于前進(jìn)速度為零，所以螺旋槳效率也是零，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率全部用于增加空氣的動(dòng)能。隨著前進(jìn)速度的增加，螺旋槳效率不斷增大，速度在200～700公里/時(shí)范圍內(nèi)效率較高，飛行速度再增大，由于壓縮效應(yīng)槳尖出現(xiàn)波阻，效率急劇下降。螺旋槳在飛行中的最高效率可達(dá)85％～90％。螺旋槳的直徑比噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的大得多，作為推進(jìn)介質(zhì)的空氣流量較大，在發(fā)動(dòng)機(jī)功率相同時(shí)，螺旋槳后面的空氣速度低，產(chǎn)生的推力較大，這對(duì)起飛（需要大推力）非常有利。

構(gòu)造特點(diǎn)

螺旋槳有2、3或4個(gè)槳葉，一般槳葉數(shù)目越多吸收功率越大。有時(shí)在大功率渦輪螺旋槳飛機(jī)上還采用一種套軸式螺旋槳，它實(shí)際上是兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的螺旋槳，可以抵消反作用扭矩。在發(fā)動(dòng)機(jī)功率低于100千瓦的輕型飛機(jī)上，常用雙葉木制螺旋槳。它是用一根拼接的木材兩邊修成扭轉(zhuǎn)的槳葉，中間開(kāi)孔與發(fā)動(dòng)機(jī)軸相連接。螺旋槳要承受高速旋轉(zhuǎn)時(shí)槳葉自身的離心慣性力和氣動(dòng)載荷。大功率螺旋槳在槳葉根部受到的離心力可達(dá)200千牛( 20噸力)。此外還有發(fā)動(dòng)機(jī)和氣動(dòng)力引起的振動(dòng)。大功率發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用3葉和4葉螺旋槳，并多用鋁合金和鋼來(lái)制造槳葉。鋁和鋼制槳葉因材料堅(jiān)固可以做得薄一些，有利于提高螺旋槳在高速時(shí)的效率。70年代以后還用復(fù)合材料制造槳葉以減輕重量。

分類(lèi)

螺旋槳分為定（槳）距和變距螺旋槳兩大類(lèi)。

（1）定距螺旋槳：木制螺旋槳一般都是定距的。它的槳距（或槳葉安裝角）是固定的。適合低速的槳葉安裝角在高速飛行時(shí)就顯得過(guò)??；同樣，適合高速飛行的安裝角在低速時(shí)又嫌大。所以定距螺旋槳只在選定的速度范圍內(nèi)效率較高，在其他狀態(tài)下效率較低。定距螺旋槳構(gòu)造簡(jiǎn)單，重量輕，在功率很小的輕型飛機(jī)和超輕型飛機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。

（2）變距螺旋槳：為了解決定距螺旋槳高、低速性能的矛盾，遂出現(xiàn)了飛行中可變槳距的螺旋槳。螺旋槳變距機(jī)構(gòu)（圖2a）由液壓或電力驅(qū)動(dòng)（圖2b）。最初使用的是雙距螺旋槳。高速時(shí)用高距，低速（如起飛、爬升狀態(tài)）時(shí)用低距，以后又逐步增加槳距的數(shù)目，以適應(yīng)更多的飛行狀態(tài)。最完善的變距螺旋槳是帶有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的恒速螺旋槳。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器實(shí)際上是一個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)槳距、保持恒定轉(zhuǎn)速的裝置。駕駛員可以通過(guò)控制調(diào)節(jié)器和油門(mén)的方法改變發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳的轉(zhuǎn)速，一方面調(diào)節(jié)螺旋槳的拉力，同時(shí)使螺旋槳處于最佳工作狀態(tài)。在多發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)上，當(dāng)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障停車(chē)時(shí)，螺旋槳在迎面氣流作用下像風(fēng)車(chē)一樣轉(zhuǎn)動(dòng)，一方面增加飛行阻力，造成很大的不平衡力矩，另外也可能進(jìn)一步損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。為此變距螺旋槳還可自動(dòng)順槳，即槳葉轉(zhuǎn)到基本順氣流方向而使螺旋槳靜止不動(dòng)，以減小阻力。變距螺旋槳還能減小槳距，產(chǎn)生負(fù)拉力，以增加阻力，縮短著陸滑跑距離。這個(gè)狀態(tài)稱(chēng)為反槳。

為了提高亞音速民用機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和降低飛機(jī)的油耗，70年代后期美國(guó)開(kāi)始研究一種多槳葉螺旋槳，稱(chēng)為風(fēng)扇螺旋槳（圖3）。它有8～10片彎刀狀槳葉，葉片薄，直徑小。彎刀形狀能起相當(dāng)于后掠翼（見(jiàn)后掠翼飛機(jī)）的作用，薄葉片有利于提高螺旋槳的轉(zhuǎn)速。它適用于更高的飛行馬赫數(shù)(M＝0.8)。由于葉片較多，螺旋槳單位推進(jìn)面積吸收的功率可提高到300千瓦/米²(一般螺旋槳為80～120千瓦/米²)。

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標(biāo)簽：空氣螺旋槳

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文章名稱(chēng)：《空氣螺旋槳》

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