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关于螺旋桨的一些知识


关于螺旋桨的一些知识.txt 为什么我们在讲故事的时候总要加上从前?开了一夏的花, 终落 得粉身碎骨,却还笑着说意义。关于螺旋桨的一些知识(转) 螺旋桨 3d3v$\,f5W$h F3o 一、工作原理 :@,H"X3D,J7h"P!E;C 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。 +h)q4g'a {1Q9|8D 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Δ P 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。 4A2_9?6^9A8P:| k 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 。 bbs.5imx.com&A4V7P8l;j3^7G/U9^2`/Y 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: /L4p&M0[9l+X#p:w2P8]-dT=Ctρn2D4 .J0].a%t)h;S(D,j0G*]6Wbbs.5imx.comP=Cpρn3D5 #I(l"z4},R1g0f η=J·Ct/Cp #w9A7D'j2L 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。 中 其 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。 :O%_6S;S-C;E-Z#n8b 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。 4B4|'B2l*G*zbbs.5imx.com 二、几何参数 )n+X/|;Z;c:@9A7i1L8i 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。 5iMX.com 我爱模型 玩家论 坛 0W-p W)p#Z.H 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。 &X+H!|!W8I8T*M 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。

%o1X9^7\*`2~)w2W,b%Ibbs.5imx.com 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 。 3a/k'G&y0H 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。 0V%M5B3u'r'b(A;`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。 64/34, 如 表示该桨直径为 60 英寸,几何螺矩为 34 英寸。 0{)]-b#p4W3d%N([6C#a 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。 9n5X"O-E8`1wbbs.5imx.com 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。 9C*P+z+t2s4Z'z%w 三、螺旋桨拉力在飞行中的变化 8n6O#Q$W*N)u*v0M0`7H*o!S1.桨叶迎角随转速的变化 1U4y(|7?2B.} x 在飞行速度不变的情况下,转速增加,则切向速度(U)增大,进距比减小桨叶迎角增大,螺旋 桨拉力系数增大(图 1—1—20 所示)。又由于拉力与转速平方成正比,所以增大油门时,可增 大拉力。 2b){1k0j1[&G 2.桨叶迎角随飞行速度的变化: %~$L)W:N5b,I9n9N5iMX.com 我爱模型 玩家论坛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。 5iMX.com 我爱模型 玩家论坛!|-w [-F2v 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。 %b;a(G)J0`!a2_ W3.螺旋桨拉力曲线: 4l%R!i%@7G!k 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。 )~+A/N8V"h+K7b"e 4.螺旋桨拉力随转速、飞行速度变化的综合情况: *~5q9f*n)H;z"g&X:D8nbbs.5imx.com 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: .z!y(u6k2O 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 力增加。 飞行速度增加, 由于飞行速度增大, 致使桨叶迎角又开始逐渐减小, 拉力也随 之 逐渐降低, 飞机阻力逐渐增大, 从而速度的增加趋势也逐渐减慢。 当拉力降低到一定 程度(即 拉力等于阻力)后,飞机的速度则不再增加。此时,飞行速度、转速、桨叶迎角 及螺旋桨拉 力都不变,飞机即保持在一个新的速度上飞行。 bbs.5imx.com7k6F7h;G!j8A 四、螺旋桨的自转: bbs.5imx.com B7l!q.G$^!| 当发动机空中停车后,螺旋桨会象风车一样继续沿着原来的方向旋转,这种现象, 叫螺旋桨 自转。 *^!B)y4g.|/d4S)f.N,V%l 螺旋桨自转,不是发动机带动的,而是被桨叶的迎面气流“推着” 转的。它不但不能 产生拉力,反而增加了飞机的阻力。 bbs.5imx.com1i0{1c+P5P3q*o 从图 1—1—24 中看出,螺旋桨发生自转时,由于形成了较大的负迎角。桨叶的总空 气动力 方向及作用发生了质的变化。 它的一个分力(Q)与切向速度(U)的方向相同, 成为 推动桨叶自 动旋转的动力,迫使桨叶沿原来方向续继旋转:另一个分力(-P)与速度方向 相反,对飞行起

着阻力作用。 !T'Y#k0C&m"i)R6G't9K 一些超轻型飞机的发动机空中停车后由于飞行速度较小, 产生自旋力 矩不能克服螺 旋桨的阻旋力矩时螺旋桨不会出现自转。此时,桨叶阻力较大,飞机的升阻比 (或称滑 翔比)将大大降低。 %Z(s i7}+@ {"q 五、螺旋桨的有效功率: )h9h+d6_'V8N%d(L7F1o5^8g)Hbbs.5imx.com1.定义:螺旋桨产生拉力,拉着飞机前进,对飞 机作功。螺旋桨单位时间所作功, 即为螺旋桨的有效功率。 4G0[)i%d$R/p"h 公式: N 桨=PV -_$V&e:U9F%A 式中: N 桨—螺旋桨的有效功率;P—螺旋桨的拉力;V—飞行速度 2z.N&b#t/A#j"h r8L 2.螺旋桨有效功率随飞行速度的变化: 5iMX.com 我爱模型 玩家论坛.T6v8p"_'] b-O (1)地面试车时,飞机没有前进速度(V=0),拉力没有对飞机作功,故螺旋桨的有效功率为 “零” .j I*B!T/y9n o3J"|+T"]%Z 。 (2)飞行速度增大时,从实际测得的螺旋桨有效功率曲线: .s.F;R-J9v$h2T*S 在 OA 速度范围内,螺旋桨的效功率随飞行速度的增大而增大;在大于该 速度范围后螺旋桨有效功率则随飞行速度的增大而减小。 OA 速度范围内, 在 当飞行速度增大 时,拉力减小较慢,随速度的增大,螺旋桨有效功率逐渐提高。当飞行速度增大到 A 时,螺 旋桨的有效功率最大。当飞行速度再增大时,由于拉力迅速减小,因此随着飞行速度的增加 而螺旋桨有效功率反会降低。 1N"?.L6n ? 螺旋桨是发动机带动旋转的,螺旋桨的作用是把发动机的功率转变为拉着飞机前进的有效功 率。 .l+l"`6Y$h4C 螺旋桨有效功率与发动机输出功率之比,叫螺旋桨效率。 5iMX.com 我爱模型 玩家论坛 4q8Y;W1i%g/f'a;Y η=N 桨/N 有效 2}5F-K3H1u4x-e$H V 关于螺旋桨的一些知识(转) 螺旋桨 3d3v$\,f5W$h F3o 一、工作原理 :@,H"X3D,J7h"P!E;C 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。 +h)q4g'a {1Q9|8D 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Δ P 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。 4A2_9?6^9A8P:| k 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 。 bbs.5imx.com&A4V7P8l;j3^7G/U9^2`/Y 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: /L4p&M0[9l+X#p:w2P8]-dT=Ctρn2D4 .J0].a%t)h;S(D,j0G*]6Wbbs.5imx.comP=Cpρn3D5 #I(l"z4},R1g0f η=J·Ct/Cp #w9A7D'j2L 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。 中 其 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。 :O%_6S;S-C;E-Z#n8b 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。 4B4|'B2l*G*zbbs.5imx.com 二、几何参数 )n+X/|;Z;c:@9A7i1L8i 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。 5iMX.com 我爱模型 玩家论 坛 0W-p W)p#Z.H 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。 &X+H!|!W8I8T*M 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。 %o1X9^7\*`2~)w2W,b%Ibbs.5imx.com 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 。 3a/k'G&y0H 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。 0V%M5B3u'r'b(A;`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。 64/34, 如 表示该桨直径为 60 英寸,几何螺矩为 34 英寸。 0{)]-b#p4W3d%N([6C#a 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。 9n5X"O-E8`1wbbs.5imx.com 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。 9C*P+z+t2s4Z'z%w 三、螺旋桨拉力在飞行中的变化 8n6O#Q$W*N)u*v0M0`7H*o!S1.桨叶迎角随转速的变化 1U4y(|7?2B.} x 在飞行速度不变的情况下,转速增加,则切向速度(U)增大,进距比减小桨叶迎角增大,螺旋 桨拉力系数增大(图 1—1—20 所示)。又由于拉力与转速平方成正比,所以增大油门时,可增 大拉力。 2b){1k0j1[&G 2.桨叶迎角随飞行速度的变化: %~$L)W:N5b,I9n9N5iMX.com 我爱模型 玩家论坛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。 5iMX.com

我爱模型 玩家论坛!|-w [-F2v 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。 %b;a(G)J0`!a2_ W3.螺旋桨拉力曲线: 4l%R!i%@7G!k 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。 )~+A/N8V"h+K7b"e 4.螺旋桨拉力随转速、飞行速度变化的综合情况: *~5q9f*n)H;z"g&X:D8nbbs.5imx.com 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: .z!y(u6k2O 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 力增加。 飞行速度增加, 由于飞行速度增大, 致使桨叶迎角又开始逐渐减小, 拉力也随 之 逐渐降低, 飞机阻力逐渐增大, 从而速度的增加趋势也逐渐减慢。 当拉力降低到一定 程度(即 拉力等于阻力)后,飞机的速度则不再增加。此时,飞行速度、转速、桨叶迎角 及螺旋桨拉 力都不变,飞机即保持在一个新的速度上飞行。 bbs.5imx.com7k6F7h;G!j8A 四、螺旋桨的自转: bbs.5imx.com B7l!q.G$^!| 当发动机空中停车后,螺旋桨会象风车一样继续沿着原来的方向旋转,这种现象, 叫螺旋桨 自转。 *^!B)y4g.|/d4S)f.N,V%l 螺旋桨自转,不是发动机带动的,而是被桨叶的迎面气流“推着” 转的。它不但不能 产生拉力,反而增加了飞机的阻力。 bbs.5imx.com1i0{1c+P5P3q*o 从图 1—1—24 中看出,螺旋桨发生自转时,由于形成了较大的负迎角。桨叶的总空 气动力 方向及作用发生了质的变化。 它的一个分力(Q)与切向速度(U)的方向相同, 成为 推动桨叶自 动旋转的动力,迫使桨叶沿原来方向续继旋转:另一个分力(-P)与速度方向 相反,对飞行起 着阻力作用。 !T'Y#k0C&m"i)R6G't9K 一些超轻型飞机的发动机空中停车后由于飞行速度较小, 产生自旋力 矩不能克服螺 旋桨的阻旋力矩时螺旋桨不会出现自转。此时,桨叶阻力较大,飞机的升阻比 (或称滑 翔比)将大大降低。 %Z(s i7}+@ {"q 五、螺旋桨的有效功率: )h9h+d6_'V8N%d(L7F1o5^8g)Hbbs.5imx.com1.定义:螺旋桨产生拉力,拉着飞机前进,对飞 机作功。螺旋桨单位时间所作功, 即为螺旋桨的有效功率。 4G0[)i%d$R/p"h 公式: N 桨=PV -_$V&e:U9F%A 式中: N 桨—螺旋桨的有效功率;P—螺旋桨的拉力;V—飞行速度 2z.N&b#t/A#j"h r8L 2.螺旋桨有效功率随飞行速度的变化: 5iMX.com 我爱模型 玩家论坛.T6v8p"_'] b-O (1)地面试车时,飞机没有前进速度(V=0),拉力没有对飞机作功,故螺旋桨的有效功率为 “零” .j I*B!T/y9n o3J"|+T"]%Z 。 (2)飞行速度增大时,从实际测得的螺旋桨有效功率曲线: .s.F;R-J9v$h2T*S 在 OA 速度范围内,螺旋桨的效功率随飞行速度的增大而增大;在大于该 速度范围后螺旋桨有效功率则随飞行速度的增大而减小。 OA 速度范围内, 在 当飞行速度增大 时,拉力减小较慢,随速度的增大,螺旋桨有效功率逐渐提高。当飞行速度增大到 A 时,螺 旋桨的有效功率最大。当飞行速度再增大时,由于拉力迅速减小,因此随着飞行速度的增加 而螺旋桨有效功率反会降低。 1N"?.L6n ? 螺旋桨是发动机带动旋转的,螺旋桨的作用是把发动机的功率转变为拉着飞机前进的有效功 率。 .l+l"`6Y$h4C 螺旋桨有效功率与发动机输出功率之比,叫螺旋桨效率。 5iMX.com 我爱模型 玩家论坛

4q8Y;W1i%g/f'a;Y η=N 桨/N 有效 2}5F-K3H1u4x-e$H V


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