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图8 装有推、拉式两副螺旋桨的飞机

第二次世界大战以前的飞机，基本上是使用活塞式发动机作动力装置驱动螺旋桨。近代在涡轮喷气发动机的基础上研制出了涡轮螺旋桨发动机和涡轮桨扇发动机。用这两种发动机驱动螺旋桨使螺旋桨的工作效率大大提高，同时也提高了飞机的性能。图9是装有涡轮螺旋桨发动机的运输机，图10是装有涡轮螺旋桨发动机的轰炸机，该机的螺旋桨是由同轴串联的两组反向旋转的桨叶组成。图11是美法两国共同研制的新型涡轮桨扇发动机。

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图9 国产装有涡轮螺旋桨的运—8飞机。

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图10 装有涡轮螺旋桨的轰炸机。

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图11 新型涡轮桨扇发动机。

螺旋桨飞机最大飞行速度在700千米/小时左右，如果飞行速度再提高，飞行中产生的激波阻力是螺旋桨飞机无法克服的。这项技术问题请看航空航天技术科普知识讲座的第四讲“飞行器的三障

空航天技术科普知识讲座之四：

图1

人类在探索飞行器的过程中，曾遇上三个拦路虎，就是人们常说的“三障”，即“音障”、“热障”和“黑障”。所谓“障”就是在技术上遇到的障碍。

自美国人莱特兄弟1903年发明飞机以后，人们逐渐认识到航空技术将对人类的未来产生巨大影响。因此，一些国家不惜投入大量人力物力，对航空技术进行探索和开发。这期间有无数航空先驱者不惜牺牲自己的生命换来了一个又一个技术进步，使航空技术纪录一再打破，才形成了今天的航空技术水平。在整个航空技术发展中，突破“音障”是一项重大的技术进步。

第二次世界大战期间，活塞式发动机、螺旋桨飞机的速度已经发展到顶峰。但由于技术上的需要，还要把速度再提高，因为当时的空战主要是以机炮和机枪作为空战武器，谁的速度快，谁就能抢到有利空域赢得胜利。所以当时的飞机设计师和飞行员一再努力追求飞行速度。美国飞行员耶格尔驾驶时速700多千米的“野马”式战斗机与德国飞机作战时，还感到速度低，所以他经常采用先把战机拉高，然后俯冲，借助重力加速度提高飞机速度的战术与敌机作战。可是当飞机出现800千米/时的速度时，飞机便产生了失控的感觉。飞机震动得特别厉害，难以驾驭。后来人们认识到，当飞机速度超过800千米/时，空气会产生一种“压缩效应”。这种效应会使机头前部的空气被压缩成密度很高的“空气墙”，使飞机难以逾越。产生这种现象时，飞机刚好接近于音速，后来人们管这种现象叫“音障”。

很多人试图突破“音障”，但当时受技术条件限制，都没能成功。著名的英国飞行员德哈维兰在1946年9月27日驾驶D·11·108试验飞机作飞行试验。当飞行速度达到0.815马赫时，由于飞机产生强烈震颤造成空中解体，付出了机毁人亡的代价。虽然经过多次试图突破“音障”都没有成功，但通过实践人们认识到“音障”形成的原因，也初步设想出突破“音障”的方法。直到1947年美国做了一架向“音障”冲刺的试验飞机－－X－1飞机。这是一架以火箭发动机作动力的试验机，这架飞机生来就是为了挑战“音障”的。机身外形像一颗机枪子弹的弹头。机头尖尖的，薄形机翼，尽量做到减小飞机的迎流面积，以减小飞机的阻力。采用酒精和液氧的火箭发动机，用B－29轰炸机作母机将其带到6400米高空投放，由查尔斯·耶格尔驾驶，经过多次试验，终于在1947年10月14日的第九次试验中突破了“音障”，飞行速度达到1.015马赫。查尔斯·耶格尔成为世界上超音速飞行的第一人。

图2

查尔斯·耶格尔驾驶X－1试验机突破“音障”的壮举，意义非常重大，它为现代军事航空和航天技术的开发铺平了道路。

什么是马赫数？

飞行器的飞行速度常用马赫数表示，马赫其人是奥地利的物理学家，为了纪念他在超音速弹丸研究作出的贡献，把飞行器的飞行速度v与当地音速a之比值称为马赫数，即马赫＝v/a（马赫也可写成Mａ或M）。公式中当地音速a是个变量，它随大气高度的变化（空气密度变化）而变化，比如在15ºC的海平面a为341米／秒。在50ºC的1万米高

空a为300米/秒。

飞行器的飞行速度与马赫数的关系：

在人们考量飞行器的速度时，常说某飞行器是亚音速飞行或超音速飞行。究竟亚音速或超音速的马赫数是多少？国际上还没有统一标准，但一般认为：

低速飞行区马赫数为0.4

亚音速飞行区马赫数为0.4－0.75

跨音速飞行区马赫数为0.75－1.2

超音速飞行区马赫数为 1.20－5.0

高超音速飞行区马赫数为 5.0以上。

什么是“音障”？怎样突破“音障”？

图3

图4

图5

如图3所示，当飞机用亚音速（M＜0.75）以下的速度飞行时，在机头前方的空气受到的冲击压力不大，空气微团可避让飞行。音波也能向机头前方传播，飞机能顺利飞行。若把飞机速度提高到接近音速（M≥0.8）时，机头前部（包括机翼前缘）的空气来不及避让飞机，如图4所示，此时飞机的迎流面对空气的压力加大，空气密度即随之增大，飞机要消耗更多的能量推开机头前方的高压空气，待飞机的速度达到音速时，音波就不能向前传播，产生很大的激波阻力。这些现象出现后，使机头前部的空气温度升高，能量迭聚，形成一堵高温高压的空气墙，使飞机难以逾越，这种现象就叫作“音障”。一旦加大飞机的动力，改进飞机的结构外形就可以突破“音障”。如图5所示，出现物极必反的形势，飞机可轻易地飞行在音波的前方。

突破“音障”对飞机结构有什么要求？

“音障”是飞机的飞行速度与音速相近时，产生阻碍飞机飞行速度的能量“墙”，由高温、高压及高密度的空气和声波的能量迭聚而成。人们认识到“音障”形成的原由，也就不难突破

了。

早于飞机发明以前就有人对音障问题进行研究了。大家都知道最早的炮弹都是圆球形的。球形的物体飞行阻力大，射程远不了。经过研究把炮弹做成尖锥的流线体。这样的弹头射出炮口就能在几倍音速下飞行。若把飞机也做成像炮弹一样的尖锥形，不是就容易突破“音障”了吗？于是人们就根据这一想法先做了X－1的试验机，果然成功地突破了音障。后来就把所有的超音速飞机都做成尖锥形的流线体机身和薄形机翼，最典型的高速飞机要数SR －71高空高速侦察机了，如图6，它能在24000米的高空飞到马赫数3.2的速度。

图6

另外，“音障”既然是一堵“墙”，若突破它，除把飞机做成流线体之外，还要加大发动机的动力，活塞发动机／螺旋桨时代的飞机绝没有能力突破“音障”。当航空技术进入喷气式发动机时代，有了喷气式发动机强大的动力，突破“音障”也就轻而易举了。

再有一种有利于飞机突破“音障”的方法，是把机翼做成像燕子翅膀一样的后掠翼形，如图7所示的几种翼形：

图7

这样翼形的飞机如同箭头一般，以锐角冲向“音障”形成的阻力“墙”，能大大减低阻力，便于飞机突破“音障”高速飞行。

音爆是怎么回事？

飞机突破“音障”时所产生的爆炸声称谓“音爆”。在飞机的飞行速度达到音速时，受到“音障”的阻碍，这个阻碍实际上是飞机头部的压缩空气幕给飞机一个反作用力，若此时飞机加大油门提高动力，嘭的一声就穿过了这层阻力层，实际上是飞机冲刺“音障”时的动能和受到飞机对压缩空气势能在突破“音障”的一瞬间变成声能释放出的声响。但这个能量很大，若飞机在城市上空做突破“音障”飞行，“音爆”的冲击波可能造成对建筑物的破坏。图8是飞机在突破“音障”瞬间的照片，从图片中可以看出飞机在突破“音障”时，是有声有色的。

图8

（飞行器的“三障”之二－－“热障”）

< p align=\"left\">航空航天技术科普知识讲座之四：

齐寿祥：高级工程师北京航空航天学会科普与教育委员会副主任，中国科学院科普宣教团成员。科普作家。

“热障”是怎么回事？

在飞机速度成功地突破“音障”以后，又在不断地攀登新的速度高峰。当把飞机速度提高到2马赫时，又遇到了一个技术上的大问题，也就是“热障”问题。所谓“热障”就是飞机在高速飞行时，由于气流对机身产生冲击力、压力和摩擦力转换成热能，对机身加热所造成的“热障碍”。

大家都知道摩擦生热这一物理现象在自然界是普遍的。只要物体与物体之间有了相对摩擦就会产生热量，这是由于摩擦过程的动能转换成热能的缘故。飞机在飞行中气流对飞机压力和摩擦所产生热量称为“气动加热”。飞机的飞行速度越高，气流对飞机表面的加热也就越高。当飞机飞行速度在2马赫时，飞机的迎流面温升可达100°C。当速度提高到2.5马赫时，温升能到200°C。若速度再提高，温度梯度也上升得更高。航天飞机在重返大气层时速度可达25马赫，此时航天飞机的迎流面温升达到1400°C。

气动加热对飞机有哪些影响呢？

原来一般制造飞机用的结构材料都是铝合金，这种材料比重小，而且工艺性好。但铝合金的熔点低，在200°C的环境中铝合金构件的强度就会降低，若飞机温升过高，结构强度降低能造成飞机结构破坏，空中解体。除了气动加热影响飞机的结构强度外，飞机上还有很多仪器仪表，这些设备的工作温度范围一般均在50°C—60°C。超过工作温度，仪器仪表指示就不灵了。虽然飞机的驾驶舱可设空调降温，但飞行速度太快，机身产生的升温若超过200°C以上，舱内空调也无济于事了。

用什么办法解决“热障”问题呢？

解决“热障”问题有两种方法：一是使飞机的飞行速度不进入“热障”，二是给进入“热障”的飞机加防热罩。

用铝合金材料制造的飞机可承受的气动加热一般不超过2.2马赫，所以到目前为止，世界上实用型的超音速飞机大多数都控制在2.2马赫速度以内。这样可以充分发挥飞机的结构效率。下面的图9、图10和图11是实用型超音速飞机举例。

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图

9

图

螺旋桨扭角的设计依据是什么

螺旋桨扭角的设计依据是什么 螺旋桨 一、工作原理 可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况。V—轴向速度；n—螺旋桨转速；φ—气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；α—桨叶剖面迎角；β—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见β＝α+φ。 空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，见图1—1—19，合成后总空气动力为ΔR。ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT，与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。 从以上两图还可以看到。必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作，才能获得较大的拉力，较小的阻力矩，也就是效率较高。螺旋桨工作时。轴向速度不随半径变化，而切线速度随半径变化。因此在接近桨尖，半径较大处气流角较小，对应桨叶角也应较小。而在接近桨根，半径较小处气流角较大，对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。 从图中还可以看到，气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。对某个螺旋桨的某个剖面，剖面迎角随该比值变化而变化。迎角变化，拉力和阻力矩也随之变化。用进矩比“J”反映桨尖处气流角，J＝V／nD。式中D—螺旋桨直径。理论和试验证明：螺旋桨的拉力(T)，克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算： T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J·Ct/Cp 式中：Ct—拉力系数；Cp—功率系数；ρ—空气密度；n—螺旋桨转速；D—螺旋桨直径。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数，对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线，它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 从图形和计算公式都可以看到，当前进比较小时，螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如：飞行速度为72千米／小时，发动转速为6500转／分时，η≈32％。因此超轻型飞机必须使用减速器，降低螺旋桨的转速，提高进距比，提高螺旋桨的效率。

航模螺旋桨基础知识1

航模螺旋桨基础知识1 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

一、工作原理 二、可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。流经桨叶 各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况。 V—轴向速度；n—螺旋桨转速；φ—气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；α—桨叶剖面迎角；β—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见β＝α+φ。 三、空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，见图1—1— 19，合成后总空气动力为ΔR。ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT，与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。 四、从以上两图还可以看到。必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工 作，才能获得较大的拉力，较小的阻力矩，也就是效率较高。螺旋桨工作时。轴向速度不随半径变化，而切线速度随半径变化。因此在接近桨尖，半径较大处气流角较小，对应桨叶角也应较小。而在接近桨根，半径较小处气流角较大，对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。 五、从图中还可以看到，气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。对 某个螺旋桨的某个剖面，剖面迎角随该比值变化而变化。迎角变化，拉力和阻力矩也随之变化。用进矩比“J”反映桨尖处气流角，J＝V／nD。式中D—螺旋桨直径。理论和试验证明：螺旋桨的拉力(T)，克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算： 六、T=Ctρn2D4 七、P=Cpρn3D5 八、η=J·Ct/Cp 九、式中：Ct—拉力系数；Cp—功率系数；ρ—空气密度；n—螺旋桨转速； D—螺旋桨直径。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数，对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线，它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 十、从图形和计算公式都可以看到，当前进比较小时，螺旋桨效率很低。对 飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如：飞行速度为72千米／小时，发动转速为6500转／分时，η≈32％。因此超轻型飞机必须使用减速器，降低螺旋桨的转速，提高进距比，提高螺旋桨的效率。 十一、二、几何参数 十二、直径(D)：影响螺旋桨性能重要参数之一。一般情况下，直径增大拉力随之增大，效率随之提高。所以在结构允许的情况下尽量选直径较大的螺旋桨。此外还要考虑螺旋桨桨尖气流速度不应过大(＜音速)，否则可能出现激波，导致效率降低。 十三、桨叶数目(B)：可以认为螺旋桨的拉力系数和功率系数与桨叶数目成正比。超轻型飞机一般采用结构简单的双叶桨。只是在螺旋桨直径受到限制时，采用增加桨叶数目的方法使螺旋桨与发动机获得良好的配合。 十四、实度(σ)：桨叶面积与螺旋桨旋转面积(πR2)的比值。它的影响与桨叶数目的影响相似。随实度增加拉力系数和功率系数增大。

螺旋桨的几何形体及制造工艺

第二章 螺旋桨几何形体与制造工艺 螺旋桨是目前应用最为广泛的一种推进器，因而也就成为“船舶推进”课程研究的主要对象。要研究螺旋桨的水动力特性，首先必须对螺旋桨的几何特性有所认识和了解。 § 2-1 螺旋桨的外形和名称 一、螺旋桨各部分名称 螺旋桨俗称车叶，其常见外观如图2-1所示。 螺旋桨通常装于船的尾部(但也有一些特殊船在首尾部都装有螺旋桨，如港口工作船及渡轮等)，在船尾部中线处只装一只螺旋桨的船称为单螺旋桨船，左右各一者称为双螺旋桨船，也有三桨、四桨乃至五桨者。 螺旋桨通常由桨叶和桨毂构成(图2-2)。螺旋桨与尾轴联接部分称为桨毂，桨毂是一个截头的锥形体。为了减小水阻力，在桨毂后端加一整流罩，与桨毂形成一光顺流线形体，称为毂帽。 桨叶固定在桨毂上。普通螺旋桨常为三叶或四叶，二叶螺旋桨仅用于机帆船或小艇上，近来有些船舶(如大吨位大功率的油船)，为避免振动而采用五叶或五叶以上的螺旋桨。 由船尾后面向前看时所见到的螺旋桨桨叶的一面 称为叶面，另一面称为叶背。桨叶与毂联接处称为叶根， 桨叶的外端称为叶梢。螺旋桨正车旋转时桨叶边缘在前 面者称为导边，另一边称为随边。 螺旋桨旋转时(设无前后运动)叶梢的圆形轨迹称为梢圆。梢圆的直径称为螺旋桨直径，以D 表示。梢圆的面积称为螺旋桨的盘面积，以A 0表示： A 0 =4 π2 D (2-1) 图2-1 ε x 叶面参考线 侧投影轮廓 桨叶 叶根 d 桨毂 O D K 转向 梢圆 螺旋 桨直径O D (b ) Z 导边 叶背 随边叶面叶根 毂帽 叶梢（端） x (a )ε 图2-2

当螺旋桨正车旋转时，由船后向前看去所见到的旋转方向为顺时针者称为右旋桨。反之，则为左旋桨。装于船尾两侧之螺旋桨，在正车旋转时其上部向船的中线方向转动者称为内旋桨。反之，则为外旋桨。 二、螺旋面及螺旋线 桨叶的叶面通常是螺旋面的一部分。为了清楚地了解螺旋桨的几何特征，有必要讨论一下螺旋面的形成及其特点。 设线段ab 与轴线oo 1成固定角度，并使ab 以等角速度绕轴oo 1旋转的同时以等线速度沿oo 1向上移动，则ab 线在空间所描绘的曲面即为等螺距螺旋面，如图2-3所示。线段ab 称为母线，母线绕行一周在轴向前进的距离称为螺距，以P 表示。 根据母线的形状及与轴线间夹角的变化可以得到不同形式的螺旋面。若母线为一直线且垂直于轴线，则所形成的螺旋面为正螺旋面如图2-4(a )所示。若母线为一直线但不垂直于轴线，则形成斜螺旋面，如图2-4(b )所示。当母线为曲线时，则形成扭曲的螺旋面如图2-4(c )及图2-4(d )所示。 母线上任一固定点在运动过程中所形成的轨迹为一螺旋线。任一共轴之圆柱面与螺旋面相交的交线也为螺旋线，图2-5(a )表示半径为R 的圆柱面与螺旋面相交所得的螺旋线BB 1B 2。如将此圆柱面展成平面，则此圆柱面即成一底长为2πR 高为P 的矩形，而螺旋 线变为斜线(矩形的对角线)，此斜线称为节线。三角形B' B" B ２ " 称为螺距三角形，节线与底线间之夹角θ称为螺距角，如图2-5(b )所示。由图可知，螺距角可由下式来确定： tg θ = R P π2 (2-2) 三、螺旋桨的几何特性 1. 螺旋桨的面螺距 螺旋桨桨叶的叶面是螺旋面的一部分(图 2-6(a ))，故任何与螺旋桨共轴的圆柱面与叶面的交线为螺旋线的一段，如图2-6(b )中的B 0C 0段。若将螺旋线段B 0C 0引长环绕轴线一周，则其两端之轴向距离等于此螺旋线的螺距P 。若螺旋桨的叶面为等螺距螺旋面之一部分，则P 即称为螺旋桨的面螺距。面螺距P 与直径 D 之比P /D 称为螺距比。将圆柱面展成平面后即得螺距三角形如图2-6(c )所示。 设上述圆柱面的半径为r ，则展开后螺距三角形的底边长为2πr ，节线与底线之间的夹角θ为半径r 处的螺距角，并可据下式来确定： (d ) (b ) (c )(a ) 图2-4 2" (b ) (a ) (b )(c ) (a )图2-6

螺旋桨的工作原理

螺旋桨的工作原理 上次课给大家介绍了船艇 水阻力的三种主要成分的形成原因及影响其大小的主要因素。（那么这三种阻力是哪三种？选其中一种提问其成因）。我们知道，船艇在水中运动要受到阻力的影响。那么船艇为什么能在水中运动？它是靠什么推动的呢？它又是怎样推动的呢？这就是我们这次课要给大家介绍的内容。 我们把推动船艇运动的装置称为推进器。推进器的种类很多，我们常见的有明轮推进器、喷水推进器、平旋推进器和螺旋桨等。目前应用最广泛的推进器是螺旋桨，它的特点是：推进效 率高，结构 简单，工作可靠。下面我 们就来看一看 一、螺旋桨的结构、 配置和螺旋桨水流 （一）螺旋桨的结构

螺旋桨由桨毂、桨叶和整 流罩等组成，并通过桨毂与尾轴相连。一般螺旋桨有3?5个桨叶，有的则多达6个。下面给大家介绍几个有关螺旋桨的几何名词。（结合幻灯片） 螺距一一螺旋桨绕轴旋转一圈，沿轴向前进的几何距离。（P） 螺旋桨按旋转方向可分为左旋螺旋桨和右旋螺旋桨两种，从艇尾向前看，进车时顺时针旋转的称右旋螺旋桨；反时针旋转 的 称左旋螺旋桨。我们怎样判断一个静止的螺旋桨是左旋还是右旋呢？将螺旋桨平放，从侧面看，桨叶向右上方倾斜的为右旋螺旋桨；桨叶向左上方倾斜的为左旋螺旋桨。

（二）螺旋桨的配置螺旋桨的配置一般有 单螺旋桨、双螺旋桨、三螺旋桨和四螺旋桨等。地 方商船一般采用单螺旋 桨，且多数为右旋螺旋桨; 公边船艇一般采用双螺旋 桨或四螺旋桨配置，且多采用外旋式（即右舷安装 右旋螺旋桨，左舷安装左旋螺旋桨；若右舷安装左旋螺旋桨，左舷安装右旋螺旋桨，则称为内旋式）三螺旋桨船相对较少。 （三）螺旋桨工作时的水流 排出流、吸入流、顶流、伴流 这四种水流只有排出流和吸入流与螺旋桨直接相关。而顶

螺旋桨概述

螺旋桨概述 1.概念 1.1结构 图1 螺旋桨示意图 图2 螺旋桨结构 螺旋桨由桨叶、浆毂、、整流帽和尾轴组成，如上图所示。 滑失：如果螺旋桨旋转一周，同时前进的距离等于螺旋桨的螺距P，设螺旋桨转速为n，则理论前进速度为nP。也就是说将不产生水被螺旋桨前后拨动的现象，然而事实上，螺旋桨总是随船一起以低于nP的进速V s对水作前进运动。那么螺旋桨旋转一周在轴向上前进的实际距离为h p（＝V s/n），称为进距。于是我们把P与h p之差（P－h p）称为滑失。 滑失与螺距P之比为滑失比： S r＝（P－h p）/P＝（nP－V s）/nP＝1－V s/nP

式中V s/nP称为进距比。 从式中可以得出，当V s＝nP时，S r＝0。即P＝h,也就是螺旋桨将不产生对水前后拨动的现象，螺旋桨给水的推力为零。 因此我们可以得出结论：滑失越大，滑失比越高，则螺旋桨推水的速度也就越高，所得到的推力就越大。 1.2工作原理 船用螺旋桨工作原理可以从两种不同的观点来解释，一种是动量的变化，另一种则是压力的变化。在动量变化的观点上，简单地说，就是螺旋桨通过加速通过的水，造成水动量增加，产生反作用力而推动船舶。由于动量是质量与速度的乘积，因此不同的质量配合上不同的速度变化，可以造成不同程度的动量变化。 另一方面，由压力变化的观点可以更清楚地说明螺旋桨作动的原理。螺旋桨是由一群翼面构建而成，因此它的作动原理与机翼相似。机翼是靠翼面的几何变化与入流的攻角，使流经翼面上下的流体有不同的速度，且由伯努利定律可知速度的不同会造成翼面上下表面压力的不同，因而产生升力。而构成螺旋桨叶片的翼面，它的运动是由螺旋桨的前进与旋转所合成的。若不考虑流体与表面间摩擦力的影响，翼面的升力在前进方向的分量就是螺旋桨的推力，而在旋转方向的分量就是船舶主机须克服的转矩力。 1.3推力和阻力 以一片桨叶的截面为例：当船艇静止时，螺旋桨开始工作，把螺旋桨看成不动，则水流以攻角α流向桨叶，其速度为2πnr（n为转速；r为该截面半径）。根据水翼原理，桨叶要受升力和阻力的作用，推动螺旋桨前进，即推动船艇前进。船艇运动会产生顶流和伴流。继续把船艇看成不动，则顶流以与艇速大小相等，方向相反的流速向螺旋桨流来，而伴流则以与艇速方向相同，流速为u r向螺旋桨流来。通过速度合成，我们可以得到与螺旋桨成攻角α，向桨叶流来的合水流。则桨叶受到合水流升力dL和阻力dD的作用，将升力和阻力分解，则得到平行和垂直艇首尾线的分力：

螺旋桨知识

当前位置：首页> 网络课堂> 第八章> 螺旋桨的工作原理 螺旋桨的几何特征 鱼雷螺旋桨位于鱼雷的尾部，由发动机带动以产生推力，利用该推力克服鱼雷运动时的阻力，使鱼雷以既定的速度航行。不难理解，为了经商鱼雷的速度，不仅要求鱼雷具有阻力最小的雷体外形，还须要配置效率较高的螺旋桨，才能获得较好的推进效果。 螺旋桨通过推进轴直接由发动机驱动，当螺旋桨旋转时，将水流推向鱼雷后方。根据作用与反作用原理，水便对螺旋桨产生反作用力，该反作用力即称为螺旋桨的推力。 我们研究螺旋桨的几何特征时，首先要对螺旋面有所了解。 设有一水平线AB（图8-1），匀速地绕线EE旋转，同时又以均匀速度向上移动，则线AB上每一个点就形成一条螺旋线，由这些螺旋线所组成的面叫做螺旋面。线段AB称为螺旋面的母线，它可以是直线或曲线。 展开了的螺旋线与圆柱体底线间的角度称为螺旋角，以表示，其值可按下式求得 （8-1）式中H为螺距。 图8-1 螺旋面的形成 （螺旋面的形成演示动画） 当母线的圆周运动和直线运动均为匀速运动时，所得到的螺旋面称为等螺距螺旋面。其螺旋线的展开图形如图8-1所示，不同半径处具有相同的螺距。

图8-2a 径向变螺距螺旋面螺旋线的展开图 螺旋面也可以由不同螺距的螺旋线组成。例如母线AB以均匀的速度绕EE轴线旋转。也以均匀速度直线上升，只是在不同的半径上具有不同的上升速度，则得到径向变螺距螺旋面，不同的半径处螺距是不同的，其螺旋线的展开图如图8-2（a）所示。假若母线的旋转运动和前进运动不是均匀的．或者其中任一种运动不是均匀的，则得到轴向变螺距螺旋面，其螺旋线的展开图如图8-2（b）所示。 图8-2b 轴向变螺距螺旋面螺旋线的展开图

螺旋桨公式

螺旋桨公式 一、工作原理 可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况。V—轴向速度；n—螺旋桨转速；φ—气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；α—桨叶剖面迎角；β—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见β＝α+φ。 空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，见图1—1—19，合成后总空气动力为ΔR。ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT，与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。 从以上两图还可以看到。必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作，才能获得较大的拉力，较小的阻力矩，也就是效率较高。螺旋桨工作时。轴向速度不随半径变化，而切线速度随半径变化。因此在接近桨尖，半径较大处气流角较小，对应桨叶角也应较小。而在接近桨根，半径较小处气流角较大，对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。 从图中还可以看到，气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。对某个螺旋桨的某个剖面，剖面迎角随该比值变化而变化。迎角变化，拉力和阻力矩也随之变化。用进矩比“J”反映桨尖处气流角，J＝V／nD。式中D—螺旋桨直径。理论和试验证明：螺旋桨的拉力(T)，克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算： T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J·Ct/Cp 式中：Ct—拉力系数；Cp—功率系数；ρ—空气密度；n—螺旋桨转速；D—螺旋桨直径。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数，对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线，它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 从图形和计算公式都可以看到，当前进比较小时，螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如：飞行速度为72千米／小时，发动转速为6500转／分时，η≈32％。因此超轻型飞机必须使用减速器，降低螺旋桨的转速，提高进距比，提高螺旋桨的效率。 二、几何参数

螺旋桨知识

空气螺旋桨把发动机旋转作功形式转变为直线作功形式；把发动机的功率转变为拉动飞机前进的有效功率。它的工作效率及与发动机有配合程度，直接影响模型飞机的性能。在航模竞技比赛中，出于追求动力组极限水平的需要，对螺旋桨的要求更为“苛刻”；因此以“量体裁衣”手工方式制作螺旋桨的好处显而易见。航模初学者能够扎实地掌握这一手艺很有必要。 本文以一个直径（D）200mm、几何桨距（H）120mm的两叶等距螺旋桨（适用于装有1.5cc 压燃式发动机或2.5cc电热式发动机的特技模型飞机）为例，介绍削制螺旋桨的方法。一、螺旋桨的一些基础概念 当我们把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼时，就能借助已知的空气动力学常识，直观地理解螺旋桨的基本工作原理。 1．桨距、动力桨距和几何桨距 桨距：从广义而言，可以理解为螺旋桨旋转一周沿桨轴方向所通过的直线距离。习惯上螺旋桨70%半径处的桨距值为“称呼值”，它具有标示意义。 动力桨距（Hg）：桨叶旋转一周模型飞机所通过的距离（见图1）。设计螺旋桨时首先要确定动力桨距值。 几何桨距：（H）：桨叶弦线迎角为零时，螺旋桨旋转一周所前进的距离（也见图1）。它体现了桨叶角的实际大小，是“看得见、摸得着”的实际参数。航模图纸上一般都标出几何桨距，是消制螺旋桨的主要依据。 2．动力桨距和几何桨距的关系 由于螺旋桨工作在接近于有利迎角下，与零度迎角之间的角差的存在，因此动力桨距值必然小于几何桨距值。几何桨距和动力桨距的关系是：几何桨距（H）= 1.1 ~ 1.3倍动力桨距（Hg）。也就是说，设计模型飞机时，动力桨距确定后，可以通过上述公式概略估算出螺旋桨的几何桨距。 3．通常使用的螺旋桨是各段几何桨距值相等的所谓等距桨。它的优点是设计、制作比较容易；缺点是工作效率劣于不等距桨。由于不等距桨各段的几何桨距值和桨角均不一样，尽管其效率高，但制作的难度大。故初学者从削等距桨起步较为稳妥。 4．桨叶角（β）：桨叶角是指桨叶剖面弦线与旋转平面之间的夹角。 5．几何桨距和桨叶角的关系 几何桨距和桨叶角直接关联，是同一个问题的两种表达方式。几何桨距强调的是总体，桨叶角强调的是局部。就等距螺旋桨而言，桨叶角随其在螺旋桨半径方向上所处位置的不同而异；随着由桨根到桨尖方向的逐渐位移，桨叶角渐渐有规律地减小。（图2）

螺旋桨种类PDF.pdf

种类 船舶推进器种类很多，按照原理不同，有螺旋桨、喷水推进器、特种推进器。 螺旋桨 由桨毂和若干径向地固定于毂上的桨叶所组成的推进器，俗称车叶。螺旋桨安装于船尾水线以下，由主机(见船舶动力装置)获得动力而旋转，将水推向船后，利用水的反作用力推船前进。螺旋桨构造简单、重量轻、效率高，在水线以下而受到保护。 分类 螺旋桨是现代船舶的主要推进工具,现在大多数船舶是用螺旋桨来推进的。螺旋桨又有许多类型。 按照桨叶多少，螺旋桨有2、3或4个桨叶,甚至更多。一般桨叶数目越多吸收功率越大。 按照构造不同，螺旋桨分为定（桨）距和变距螺旋桨两大类。 定距螺旋桨，螺距是固定不变的其特点是构造简单，重量轻，所以才船舶上得到广泛应用。 变距螺旋桨，螺距是可以调节的，通过螺旋桨变距机构，有液压或电力驱动来调节螺距。最初使用的是双距螺旋桨。高速时用高距，低速时用低距，以后又逐步增加了桨距的数目。 应用 普通运输船舶有1～2个螺旋桨。推进功率大的船，可增加螺旋桨数目。大型快速客船有双桨至四桨。螺旋桨一般有3～4片桨叶,直径根据船的马力和吃水而定,以下端不触及水底，上端不超过满载水线为准。螺旋桨转速不宜太高,海洋货船为每分钟100转左右，小型快艇转速高达每分钟400～500转，但效率将受到影响。螺旋桨材料一般用锰青铜或耐腐蚀合金，也可用不锈钢、镍铝青铜或铸铁。 60年代以来，船舶趋于大型化，使用大功率的主机后，螺旋桨激振造成的船尾振动、结构损坏、噪声、剥蚀等问题引起各国的重视。螺旋桨激振的根本原因在于螺旋桨叶负荷加重，在船后不均匀尾流中工作时容易产生局部的不稳定空泡，从而导致螺旋桨作用于船体的压力、振幅和相位都不断变化。 在普通螺旋桨的基础上，为了改善性能，更好地适应各种航行条件和充分利用主机功率，发展了以下几种特种螺旋桨。①可调螺距螺旋桨：简称调距桨，可按需要调节螺距，充分发挥主机功率;提高推进效率,船倒退时可不改变主机旋转方向。螺距是通过机械或液力操纵桨毂中的机构转动各桨叶来调节的。调距桨对于桨叶负荷变化的适应性较好，在拖船和渔船上应用较多。对于一般运输船舶，可使船-机-桨处于良好的匹配状态。但调距桨的毂径比普通螺旋桨的大得多，叶根的截面厚而窄，在正常操作条件下，其效率要比普通螺旋桨低，而且价格昂贵，维修保养复杂。②导管螺旋桨：在普通螺旋桨外缘加装一机翼形截面的圆形导管而成。此导管又称柯氏导管。导管与船体固接的称固定导管，导管被连接在转动的舵杆

国内外螺旋桨主要制造商现状

国内外螺旋桨主要制造商现状目前找到的关于主要国内制造商的消息，大致如下： 一镇江中船瓦锡兰螺旋桨有限公司 是目前世界范围内发展最快的定距桨制造商。对于提高年产量和产品最大规格的生产工具及技术方面的有效投资令公司步入了如今蓬勃发展的局面。 原镇江船舶螺旋桨厂始建于二十世纪七十年代，是当时中国第一家专业螺旋桨制造商。经过三十年的发展，原镇江船舶螺旋桨厂以超过30%的市场占有率稳居国内（市场）同行业第二位。其精湛的生产技术和对本土市场深入了解对合资公司的建立和发展做出了巨大的贡献。 瓦锡兰荷兰推进器联合有限公司以其领先的技术和著名的LIPS?商标闻名于世界船舶行业。她为合资公司带来了其卓越的定距桨设计和生产技术以及LIPS?商标。在提高公司整体水平的同时也为其进一步的技术革新和市场开拓奠定了坚实的基础。 久经考验的LIPS设计软件，用于熔化、保温的高效的工频电炉，以及先进的实验室仅仅是合资公司目前投入使用的先进技术项目中的一部分。对员工的培训，技术上的交流令合资公司在当今的市场上最先进的定距桨项目中更具有竞争力。 二武汉川崎船用机械有限公司（简称WKM） 武汉川崎船用机械有限公司（简称WKM），是由武汉船用机械厂（简称WMMP）和日本国川崎重工业株式会社（简称KHI）共同投资创建的一家合资企业，主要产品是，利用川崎专有知识产权和生产经营模式，制造川崎侧向推进器和川崎全回转螺旋桨。可以预想，船用推进装置，对于江河、海洋等水上运输十分发达的中国国内市场，以及需求量不断增加的世界航运市场，前景非常光明。| 公司成立于1995年11月，正式投产于1998年1月，2005年年产侧推装置200台套。2001年7月得到DNV船级社ISO9002质量体系认证书。 三大连船用推进器有限公司 大连船用推进器有限公司（DMPC）是中国船舶重工股份有限公司的子公司，是中国最大的船用螺旋桨专业化制造公司。公司具有五十多年的船用螺旋桨生产经验，工艺先进，技术力量雄厚，检测手段完备。具备各种船用螺旋桨设计、制造和桨轴研配生产能力。主要产品有：大中小型定距式船用螺旋桨、调距桨部件以及各种铜合金铸件，产品出口几十个国家和地区，现已获得CCS、LR、DNV、ABS、NK、KR、BV、GL、RINA等九个国家船级社的认可，1997年通过GB/T19002—1994质量体系认证，2003年通过GB/T19001—2000质量体系认证。 进入二十一世纪，公司进行了全面技术改造。新建铸造车间、数控加工车间和成品加工车间，引进了七轴五联动九米数控铣床和重型五轴数控落地镗铣床；购置了30吨、7吨双炉体中频感应电炉、10米数控双柱立车等生产设备；联合研制了100吨、30吨大型静平衡仪、Ф11m、Ф8m、Ф6m大型数显螺距规等检测设备；自行研制了冒口切割、内孔加工等大型专用设备。目前，公司一次性总熔化能力达170吨。现已开始批量生产直径11米左右，成品

螺旋桨计算公式

直升机螺旋桨升力计算公式 直升机螺旋桨升力计算公式 一般直升机的旋翼系统是由主旋翼.尾旋翼和稳定陀螺仪组成，如国产直－8，直－9。也有共轴反旋直升机，主旋翼是上下两层反转螺旋桨，无尾翼，如俄罗斯的卡－28。 1.现在的直升机螺旋桨（叫旋翼）的桨叶是由碳纤维和玻璃钢纤维与复合材料制造而成。 有一定的弹性，不转时，桨叶略有下垂弯曲。当螺旋桨旋转时，由于离心力的原理，桨叶会被拉直。打个比方，我们看杂技“水流星”吧，两只水碗栓在一根绳子两端，放着不动时，绳子是支持不了水碗的，当旋转起来后，我们看到水碗和绳子象直线一样， 空中飞舞。 2.直升机的主螺旋桨是怎么支撑飞机的重量？这个问题就是直升机的飞行原理：（以一般直升机为例）直升机能在空中进行各种姿态的飞行，都是由主旋翼（你讲的螺旋桨） 旋转产生的升力并操纵其大小和方向来实现的。升力大于重量时，就上升，反之，就下降。 平衡时，就悬停在空中。直升机的升力大小，不但决定于旋翼的转速， 而且决定于旋翼的安装角（又称桨叶角）。升力随着转速.桨叶角的增大而增大； 随着转速.桨叶角的减小而减小。直升机在飞行时，桨叶在转每一圈的过程中， 桨叶角都是不同的；而且，每片桨叶的桨叶角也是不同的。这才使直升机能够前. 后仰， 左.右倾，完成各种姿态。直升机尾旋翼的转速和桨叶角的变化同主旋翼原理相同，控制直升机的左转弯.右转弯和直飞。不管天空有风无风，直升机要稳定飞行， 不变航向，也要靠稳定陀螺仪控制尾旋翼来完成。总之，直升机旋翼系统非常复杂，我只讲直升机空中姿态变化与旋翼的关系。 １，直接影响螺旋桨性能的主要参数有： a.直径D——相接于螺旋桨叶尖的圆的直径。通常，直径越大，效率越高， 但直径往往受到吃水和输出转速等的限制； b.桨叶数N; c.转速n——每分钟螺旋桨的转数； d.螺距P——螺旋桨旋转一周前进的距离，指理论螺距； e.滑失率——螺旋桨旋转一周，船实际前进的距离与螺距之差值与螺距之比； f.螺距比——螺距与直径的比（P/D），一般在0.6~1.5之间；一般地说来，高速轻载船选取的值比较大，低速重载的船选取的值比较小； g.盘面比——各桨叶在前进方向上的投影面积之和与直径为D的圆面积之比。通常，高转速的螺旋桨所取的比值小，低速、大推力的螺旋桨所取的比值大。例如，拖轮的螺旋桨盘面比大于１.2甚至更大的情况也不少见； 机翼升力计算公式 升力L=1/2 *空气密度*速度的平方*机翼面积*机翼升力系数（N） 机翼升力系数曲线如下注解：在小迎角时曲线斜率是常数。

【CN109849365A】螺旋桨叶片的制造方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910160945.2 (22)申请日 2019.03.04 (71)申请人 保定国奥新能源工程材料科技有限 责任公司 地址 071051 河北省保定市风能街168号 (72)发明人 张自国　张一鸣　 (74)专利代理机构 北京慧智兴达知识产权代理 有限公司 11615 代理人 刘宝山　庞铁 (51)Int.Cl. B29C 70/34(2006.01) B29C 70/70(2006.01) B29L 31/08(2006.01) (54)发明名称 螺旋桨叶片的制造方法 (57)摘要 本发明提供了一种螺旋桨叶片的制造方法， 包括：采用数控加工方法制备螺旋桨叶片的夹 芯；采用浸有树脂的纤维布包裹夹芯；抽真空加 压使所述树脂固化；加热固化得到螺旋桨叶片。 本发明的制造方法工艺简单、成本低，得到的产 品质量高。权利要求书1页 说明书7页 附图2页CN 109849365 A 2019.06.07 C N 109849365 A

权　利　要　求　书1/1页CN 109849365 A 1.一种螺旋桨叶片的制造方法，其特征在于，包括： 采用数控加工方法制备螺旋桨叶片的夹芯； 采用浸有树脂的纤维布包裹所述夹芯； 抽真空加压使所述树脂固化； 加热固化得到所述螺旋桨叶片。 2.根据权利要求1所述的螺旋桨叶片的制造方法，其特征在于，所述夹芯采用的材料是聚甲基丙烯酰亚胺。 3.根据权利要求1所述的螺旋桨叶片的制造方法，其特征在于，执行所述数控加工方法的数控加工中心的程序设置为：采用R4双刃平面端铣刀，刃长95mm，主轴转速6000-10000r/ min，切削速度4000-6000mm/min，加工余量5mm-20mm，进行粗加工，调整程序使主轴转速6000-10000r/min，切削速度4000-6000mm/min，进行精加工。 4.根据权利要求1所述的螺旋桨叶片的制造方法，其特征在于，所述树脂是环氧树脂和固化剂按照重量比是100:(32～38)(优选100:35)进行混合得到的混合物。 5.根据权利要求1所述的螺旋桨叶片的制造方法，其特征在于，所述纤维布是碳纤维布；优选地，所述碳纤维布是斜纹碳纤维布和/或单向碳纤维布。 6.根据权利要求1所述的螺旋桨叶片的制造方法，其特征在于，所述采用浸有树脂的纤维布包裹所述夹芯的步骤包括： 在模具中设置一层或多层浸有树脂的纤维布； 在所述一层或多层浸有树脂的纤维布上设置所述夹芯； 在所述夹芯上再次设置一层或多层浸有树脂的纤维布； 合模。 7.根据权利要求6所述的螺旋桨叶片的制造方法，其特征在于，所述抽真空加压使所述树脂固化的步骤包括：在模具的外表面设置真空膜，通过抽真空加压并加热使所述树脂固化。 8.根据权利要求7所述的螺旋桨叶片的制造方法，其特征在于，所述加热是45℃～50℃保持1～3小时。 9.根据权利要求1所述的螺旋桨的制造方法，其特征在于，所述加热固化得到所述螺旋桨叶片的步骤包括在50℃～60℃固化2～6小时。 2

螺旋桨的工作原理

飞机螺旋桨工作原理一、工作原理可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段,讨论桨叶上的气流情况。V—轴向速度;n—螺旋桨转速;φ—气流角,即气流与螺旋桨旋转平面夹角;α—桨叶剖面迎角;β—桨叶角,即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见β＝α+φ。空气流过桨叶各小段时产生气动力,阻力ΔD和升力ΔL,合成后总空气动力为ΔR。ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT,与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加,形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作,才能获得较大的拉力,较小的阻力矩,也就是效率较高。螺旋桨工作时。轴向速度不随半径变化,而切线速度随半径变化。因此在接近桨尖,半径较大处气流角较小,对应桨叶角也应较小。而在接近桨根,半径较小处气流角较大,对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。对某个螺旋桨的某个剖面,剖面迎角随该比值变化而变化。迎角变化,拉力和阻力矩也随之变化。用进矩比“J”反映桨尖处气流角,J＝V/nD。式中D—螺旋桨直径。理论和试验证明:螺旋桨的拉力(T),克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算: T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J?Ct/Cp 式中:Ct—拉力系数;Cp—功率系数;ρ—空气密度;n—螺旋桨转速;D—螺旋桨直径。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数,对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线,它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。从图形和计算公式都可以看到,当前进比较小时,螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如:飞行速度为72千米/小时,发动转速为6500转/分时,η≈32%。因此超轻型飞机必须使用减速器,降低螺旋桨的转速,提高进距比,提高螺旋桨的效率。 二、几何参数直径(D):影响螺旋桨性能重要参数之一。一般情况下,直径增大拉力随之增大,效率随之提高。所以在结构允许的情况下尽量选直径较大的螺旋桨。此外还要考虑螺旋桨桨尖气流速度不应过大(＜0.7音速),否则可能出现激波,导致效率降低。桨叶数目(B):可以认为螺旋桨的拉力系数和功率系数与桨叶数目成正比。超轻型飞机一般采用结构简单的双叶桨。只是在螺旋桨直径受到限制时,采用增加桨叶数目的方法使螺旋桨与发动机获得良好的配合。实度(σ):桨叶面积与螺旋桨旋转面积(πR2)的比值。它的影响与桨叶数目的影响相似。随实度增加拉力系数和功率系数增大。桨叶角(β):桨叶角随半径变化,其变化规律是影响桨工作性能最主要的因素。习惯上以70%直径处桨叶角值为该桨桨叶角的名称值。螺距:它是桨叶角的另一种表示方法。图1—1—22是各种意义的螺矩与桨叶角的关系。几何螺距(H):桨叶剖面迎角为零时,桨叶旋转一周所前进的距离。它反映了桨叶角的大小,更直接指出螺旋桨的工作特性。桨叶各剖面的几何螺矩可能是不相等的。习惯上以70%直径处的几何螺矩做名称值。国外可按照直径和螺距订购螺旋桨。如64/34,表示该桨直径为60英寸,几何螺矩为34英寸。实际螺距(Hg):桨叶旋转一周飞机所前进的距离。可用Hg＝v/n计算螺旋桨的实际螺矩值。可按H＝1.1～1.3Hg粗略估计该机所用螺旋桨几何螺矩的数值。理论螺矩(HT):设计螺旋桨时必须考虑空气流过螺旋桨时速度增加,流过螺旋桨旋转平面的气流速度大于飞行速度。因而螺旋桨相对空气而言所前进的距离一理论螺矩将大于实际螺矩。三、螺旋桨拉力在飞行中的变化1．桨叶迎角随转速的变化在飞行速度不变的情况下,转速增加,则切向速度(U)增大,进距比减小桨叶迎角增大,螺旋桨拉力系数增大(图1—1—20所示)。又由于拉力与转速平方成正比,所以增大油门时,可增大拉力。2．桨叶迎角随飞行速度的变化: 在转速不变的情况下,飞行速度增大,进距比加大,桨叶迎角减小,螺旋桨拉力系数减小。如图1—1—20所示,拉力随之降低。当飞行速度等于零时,切向速度就是合速度,桨叶迎角等于桨叶角。飞机在地面试车时,飞行速度(V)等于零,桨叶迎角最大,一些剖面由于迎角过大超过失速迎角气动性能变坏,因而螺旋桨产生的拉力不一定最大。3．螺旋桨拉力曲线: 根据螺旋桨拉力随飞行速度增大而减小的规律,可绘出螺旋桨可用拉力曲线。4．螺旋桨拉力随转速、飞行速度变化的综合情况: 在飞行中,加大油门后固定。螺旋桨的拉力随转速和飞行速度的变化过程如下: 由于发动机输出功率增大,使螺旋桨转速(切向速度)迅速增加到一定值,螺旋桨拉

航模螺旋桨基础知识

一、工作原理 可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况。V—轴向速度；n—螺旋桨转速；φ—气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；α—桨叶剖面迎角；β—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见β＝α+φ。 空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，见图1—1—19，合成后总空气动力为ΔR。ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT，与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。 从以上两图还可以看到。必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作，才能获得较大的拉力，较小的阻力矩，也就是效率较高。螺旋桨工作时。轴向速度不随半径变化，而切线速度随半径变化。因此在接近桨尖，半径较大处气流角较小，对应桨叶角也应较小。而在接近桨根，半径较小处气流角较大，对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。 从图中还可以看到，气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。对某个螺旋桨的某个剖面，剖面迎角随该比值变化而变化。迎角变化，拉力和阻力矩也随之变化。用进矩比“J”反映桨尖处气流角，J＝V／nD。式中D—螺旋桨直径。理论和试验证明：螺旋桨的拉力(T)，克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算： T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J·Ct/Cp 式中：Ct—拉力系数；Cp—功率系数；ρ—空气密度；n—螺旋桨转速；D—螺旋桨直径。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数，对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线，它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 从图形和计算公式都可以看到，当前进比较小时，螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如：飞行速度为72千米／小时，发动转速为6500转／分时，η≈32％。因此超轻型飞机必须使用减速器，降低螺旋桨的转速，提高进距比，提高螺旋桨的效率。 二、几何参数 直径(D)：影响螺旋桨性能重要参数之一。一般情况下，直径增大拉力随之增大，效率随之提高。所以在结构允许的情况下尽量选直径较大的螺旋桨。 此外还要考虑螺旋桨桨尖气流速度不应过大(＜音速)，否则可能出现激波，导致效率降低。 二、桨叶数目(B)：可以认为螺旋桨的拉力系数和功率系数与桨叶数目成正 比。超轻型飞机一般采用结构简单的双叶桨。只是在螺旋桨直径受到限制时，采用增加桨叶数目的方法使螺旋桨与发动机获得良好的配合。 实度(σ)：桨叶面积与螺旋桨旋转面积(πR2)的比值。它的影响与桨叶数目的影响相似。随实度增加拉力系数和功率系数增大。

螺旋桨的定义及其效率计算

螺旋桨的定义及其效率计算 一、工作原理 可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况。V—轴向速度；n—螺旋桨转速；φ—气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；α—桨叶剖面迎角；β—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见β＝α+φ。 空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，见图1—1—19，合成后总空气动力为ΔR。ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT，与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。 从以上两图还可以看到。必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作，才能获得较大的拉力，较小的阻力矩，也就是效率较高。螺旋桨工作时。轴向速度不随半径变化，而切线速度随半径变化。因此在接近桨尖，半径较大处气流角较小，对应桨叶角也应较小。而在接近桨根，半径较小处气流角较大，对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。 从图中还可以看到，气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。对某个螺旋桨的某个剖面，剖面迎角随该比值变化而变化。迎角变化，拉力和阻力矩也随之变化。用进矩比“J”反映桨尖处气流角，J＝V／nD。式中D—螺旋桨直径。理论和试验证明：螺旋桨的拉力(T)，克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算： T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J·Ct/Cp 式中：Ct—拉力系数；Cp—功率系数；ρ—空气密度；n—螺旋桨转速；D—螺旋桨直径。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数，对每个螺旋桨其值随J 变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线，它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 从图形和计算公式都可以看到，当前进比较小时，螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如：飞行速度为72千米／小时，发动转速为6500转／分时，η≈32％。因此超轻型飞机必须使用减速器，降低螺旋桨的转速，提高进距比，提高螺旋桨的效率。 二、几何参数 直径(D)：影响螺旋桨性能重要参数之一。一般情况下，直径增大拉力随之增大，效率随之提高。所以在结构允许的情况下尽量选直径较大的螺旋桨。此外还要考虑螺旋桨桨尖气流速度不应过大(＜0.7音速)，否则可能出现激波，导致效率降低。 桨叶数目(B)：可以认为螺旋桨的拉力系数和功率系数与桨叶数目成正比。超轻型飞机一般采用结构简单的双叶桨。只是在螺旋桨直径受到限制时，采用增加桨叶数目的方法使螺旋桨与发动机获得良好的配合。 实度(σ)：桨叶面积与螺旋桨旋转面积(πR2)的比值。它的影响与桨叶数目

螺旋桨原理及其应用

论文题目： 直升飞机螺旋桨原理及其应用 北京四中高一吴士荀 北京四中高一唐明昊 北京四中高一杨宗翰 北京四中高一赵铂琛 指导教师： 北京四中魏华 2014年5月

摘要 螺旋桨的出现加快了世界前进的脚步，给我们带来了各种方便与快捷。我和组员就是三个不折不扣的航空迷。在生活中，各种媒体里，我们看到了螺旋桨的神奇效用，一个简单的扇叶竟能够使一架几吨重的庞然大物在空中轻盈飞翔。身为中学生的我们能否通过自己的聪明才智研究其中的奥妙呢？于是我们运用了资料查询法、小组讨论法等方法进行了研究。经过了一学年的研究，我们初步探究了直升飞机螺旋桨的原理及其应用。 目录：

一、问题的提出 二、研究目的 三、直升飞机及螺旋桨概述 四、感想体会 五、参考资料及鸣谢 一、问题的提出 背景： 在当今社会中，螺旋桨扮演着越来越重要的角色。从我们身边的遥控

飞机，到翱翔在空中的各种飞行器无一不归功于螺旋桨的发明。然而，看似简单的扇叶是如何实现了多年来人类飞行的梦想呢？本组本着 对科学的好奇以及对知识的渴望，进行了本课题的研究，意在探究螺 旋桨的原理及其应用以及它潜在的发展空间以及存在问题，为罗湘江 的进一步发展提出可行化建议。 二、研究目的 1.目的与意义：研究螺旋桨原理及其应用，明确其发展方向以及现存的问题。 2.必要性：螺旋桨的应用将在人们的生活中日益普遍，在不久的将来，螺旋桨也将存在于我们的身边，因此有必要了解它的原理及其应用，并研究它的现存问题。 3.可行性：从中学生所掌握的知识出发，并向大学知识拓展，运用各类知识学习螺旋桨的原理及其应用，探究其发展方向，分析现存问题。 三、直升飞机及螺旋桨概述 （一）直升飞机 1.简介 直升机：直升机的最大时速可达300km/h以上，俯冲极限速度近 400km/h,实用升限可达6000米（世界纪录为12450m），一般航程可