螺旋桨原理及其应用
螺旋桨工作原理

螺旋桨工作原理
螺旋桨是一种重要的飞行器推进装置,它通过快速旋转的叶片产生气流,从而推动飞机或船只向前运动。
其工作原理可以分为以下几个方面:
1. 气动力原理:当螺旋桨旋转时,其叶片表面与空气发生相互作用。
根据牛顿第三定律,飞机或船只受到空气的反作用力,反过来就推动了飞机或船只向前运动。
这种作用力被称为推力或推进力,是由螺旋桨产生的。
2. 叶片设计原理:螺旋桨的叶片通常采用曲面形状,具有特定的翼型。
当螺旋桨旋转时,空气在叶片上方要经过更长的距离,并且速度较快,而在叶片下方要经过更短的距离,并且速度较慢。
根据伯努利定律,速度较快的空气产生较低的压力,而速度较慢的空气产生较高的压力。
这种压力差推动了飞机或船只向前运动。
3. 螺旋桨转速控制原理:螺旋桨的转速对推力和效率具有重要影响。
通常情况下,螺旋桨转速随着飞机速度的增加而增大,以保持最佳的推力和效率。
螺旋桨的转速可以通过机械或电子控制系统进行调节,以适应不同速度和推进需求。
总之,螺旋桨通过利用气动力原理和叶片设计原理,利用空气流动产生推力,推动飞机或船只向前运动。
通过控制螺旋桨的转速,可以实现最佳的推进效果。
关于螺旋桨的一些知识

关于螺旋桨的一些知识螺旋桨是船舶和飞机等交通工具的重要部件,具有推动物体前进的功能。
在本文中,我们将介绍螺旋桨的工作原理、结构构造、选材等相关知识。
一、螺旋桨的工作原理螺旋桨依靠空气或水流动的原理产生推力,从而推动船舶或飞机前进。
其工作原理可简单归纳为以下几个方面:1. 流体动力学理论:根据流体动力学理论,螺旋桨叶片受到流体的作用会形成载荷,通过迎角改变和旋转速度调节,将动力转化为推进力。
2. 套氏定理:套氏定理指出,在涉及固定的螺旋桨时,液体或气体在进入螺旋桨以前,质量流率保持不变,但速度和压力会发生变化。
这种速度和压力的变化使得螺旋桨产生了推力。
二、螺旋桨的结构构造螺旋桨的结构构造通常由叶片、轴、轴套等组成。
1. 叶片:螺旋桨叶片是螺旋桨的最重要部分,其形状和数量会直接影响推力的大小和效率的高低。
通常,螺旋桨叶片会根据具体设计要求进行定制,以达到最佳的推进效果。
2. 轴和轴套:螺旋桨的轴起到支撑和固定作用,通常由高强度合金钢或碳纤维材料制成,以确保其在高速旋转时的安全可靠性。
轴套则用于固定轴与螺旋桨叶片的连接。
三、螺旋桨的选材螺旋桨的选材对于其使用寿命和推进效果有着重要影响。
常见的螺旋桨选材有以下几种:1. 铝合金:铝合金螺旋桨具有重量轻、制造成本低的优点,适用于速度较低的船舶和小型飞机。
2. 不锈钢:不锈钢螺旋桨在耐蚀性、强度和硬度方面表现出众,适用于海洋环境和高速航行的船舶和飞机。
3. 青铜:青铜螺旋桨具有较好的耐腐蚀性和抗磨损性能,适用于大型船舶和高负荷工况下的飞机。
四、螺旋桨的维护保养为了确保螺旋桨的正常运行和延长其使用寿命,维护保养工作至关重要。
以下是一些建议:1. 定期清洗:螺旋桨表面容易附着赘物,定期清洗可以减少其阻力,提高推进效率。
2. 检查叶片状态:定期检查螺旋桨叶片的变形、裂纹和磨损情况,及时修复或更换叶片,以确保其正常工作。
3. 螺母紧固:定期检查螺旋桨的连接螺母是否紧固,防止因螺母松动而导致螺旋桨脱落或异常运转。
船运货螺旋桨原理

船运货螺旋桨原理
螺旋桨是船舶推进装置中最常用的一种推进方式,典型的双螺旋桨型推进装置是有四个螺旋桨组成的双螺旋桨系统,可将机舱中的动力传送至船身外侧的流体,使车辆的行驶产生压力,从而达到推进的目的。
螺旋桨的主要原理是:当螺旋桨轴沿其轴线旋转时,螺旋桨叶片会逐渐将流体高速旋转,从而形成推进力,即反作用力。
另外,螺旋桨叶片可以使流体在船体周围产生一个旋转扭矩,从而实现横移和转向的操控。
螺旋桨的结构一般由心窝、轴和叶片组成,螺旋桨心窝是由铸铁等材料制成,叶片是把外形设计为吸水护叶的环形片,以提高螺旋桨的划水效果,这些叶片由锻铁、钢板或铝制成,安装在螺旋桨的轴上。
螺旋桨旋转的过程中,会产生一个转向扭矩,其运行原理也很简单:轴心旋转一周对应着船体得到一次推力,螺旋桨叶片旋转形成叶面积从小到大,这时给水流施加的力矩变大,使船舶能受到推力;叶片又从大变小时,给水流施加的力矩就变小了,使船舶沿着船舷受到偏转的力矩,可使船舵上下摆动,因此可大大缩短船舶操纵的时间。
而在偏航时也可用该原理来使船舶控制。
螺旋桨的优点在于叶片划水效率较高,因此它能迅速将动力转化成推进力,可以大大减小轴系的功率损失,也可以提高船体行进的灵活性和速度稳定性,保证船舶在波浪较大时仍具有良好的抗摇性。
另外,因为它较轻,耐磨性良好,安装维修方便,对于运输大量货物的船舶来说,是极佳的选择。
船螺旋桨原理

船螺旋桨原理
船螺旋桨原理是指利用螺旋线的切割面积不同,产生的剪切力和反作用力,使船只能够行进和转向的原理。
船螺旋桨一般由几片可旋转的螺旋状叶片组成,其安装在船体的尾部或者底部。
当螺旋桨旋转时,螺旋状叶片将水从前方吸入,然后通过旋转将水喷射到后方。
根据牛顿第三定律,喷射水甩出的同时会给船体一个反作用力,从而推动船只向前。
船螺旋桨的原理可以解释为以下几个步骤:
1. 吸入水:当螺旋桨旋转时,螺旋状叶片在水中形成一个负压区,吸引周围水体进入。
这样一来,船螺旋桨前方的水体被吸入到叶片中间的螺旋线空间内。
2. 推动水:当螺旋桨旋转时,叶片随之旋转,并将吸入的水体推向后方。
在螺旋桨旋转的过程中,由于螺旋线所切割面积的变化,水体会感受到不同的阻力,从而形成剪切力。
3. 产生反作用力:根据牛顿第三定律,船螺旋桨喷射水时会产生一个向后的反作用力,也就是推动船只向前的力。
这是因为喷射水甩出的同时会给船体一个反作用力,根据动量守恒定律,反作用力与推进力相等且反向,推动了船体向前移动。
船螺旋桨的原理适用于各种大小的船舶,包括商船、军舰和个人游艇等。
螺旋桨的设计和旋转速度可以根据船只的需求进行调整,以实现最佳的推进效果。
船螺旋桨的原理是航海工程和
船舶设计中的重要基础,对于船只的推进性能和操控能力有着重要的影响。
螺旋桨原理在生活中的应用

螺旋桨原理在生活中的应用1. 背景介绍螺旋桨是一种通过旋转切割流体的装置,常见于船舶和飞机等交通工具中。
螺旋桨原理在生活中也有广泛的应用,本文将介绍螺旋桨原理在不同领域的具体应用。
2. 螺旋桨原理及工作方式的简要解释螺旋桨原理基于流体动力学原理,通过旋转螺旋叶片切割流体,产生推力。
螺旋桨叶片的形状和角度可以影响推力的大小和方向。
当螺旋桨旋转时,流体被迫通过叶片,形成一个高速的喷流,推动船舶或飞机向前。
3. 螺旋桨在船舶中的应用• 3.1 游艇和船只推进器螺旋桨被广泛应用于各种类型的游艇和船只上,用于推动船体前进。
通过改变螺旋桨叶片的角度和形状,可以调整船只的速度和航向稳定性。
• 3.2 船舶驱动系统螺旋桨也是船舶驱动系统的核心部件。
通过驱动螺旋桨旋转,船舶可以在水中产生推力,使船舶前进。
不同类型的船舶可以采用不同数量和形状的螺旋桨。
• 3.3 水上运动设备螺旋桨原理还应用于水上运动设备,如划桨机、艇艇和快艇等。
通过设备上安装螺旋桨,并依靠旋转产生的推力,用户可以更轻松地在水上进行划桨或驾驶。
4. 螺旋桨在飞机中的应用• 4.1 飞机推进系统螺旋桨在大型飞机和小型飞机中都有应用。
在涡轮螺旋桨飞机中,发动机通过轴向驱动螺旋桨旋转,推动飞机前进。
螺旋桨的形状和角度可以进一步优化飞机的性能和燃油效率。
• 4.2 直升机旋翼直升机的旋翼也是一种螺旋桨,通过旋转产生上升力,并提供直升机的操纵和稳定性。
直升机的旋翼叶片采用可变角度设计,可以调整螺旋桨的推力和提升力,实现各种飞行状态下的操控需求。
5. 螺旋桨在其他领域的应用• 5.1 水处理技术螺旋桨原理被应用于水处理技术中,用于搅拌和混合水中的化学物质。
螺旋桨的旋转能够使液体充分混合,提高反应效率。
• 5.2 污水处理螺旋桨也常见于污水处理设备中,通过旋转搅拌和曝气,促使有机废物分解和氧化,提高处理效果。
• 5.3 压缩机某些类型的压缩机也利用螺旋桨原理工作。
轮船螺旋桨运行原理

轮船螺旋桨运行原理
螺旋桨通常由一个或多个螺旋形的叶片组成,它们位于船舶尾部的水
下部分。
当螺旋桨旋转时,水流被叶片推动,产生一个与螺旋桨旋转方向
相反的反作用力。
根据牛顿第三定律,这个反作用力将推动整个船体向前
移动。
螺旋桨运行原理的核心是流体动力学。
在运行过程中,螺旋桨通过改
变水流的方向和速度来产生推进力。
水流从船舶头部进入螺旋桨的进气段,在进气段内水流的流速逐渐加速,同时水流方向开始转动。
接着,流经螺
旋桨的水流继续加速,压力降低,产生一种向后推动的力。
最后,水流经
过螺旋桨的出气段,速度降低,重新进入正常的航行流场。
螺旋桨的推进力取决于多种因素,包括螺旋桨的尺寸、形状和叶片的
倾斜角度等。
螺旋桨的尺寸越大,推进力越大。
叶片的形状和倾斜角度也
会影响推进力的大小和转速的选择。
为了实现高效的航行,轮船通常配备多个螺旋桨,可以通过控制每个
螺旋桨的转速和方向来实现船体的转向和操纵。
这种多桨系统可以提供更
好的机动性和舵效果,提高船舶的操纵能力。
总结起来,轮船螺旋桨的运行原理是通过将动力传递到水中产生推进力。
通过改变水流的方向和速度,螺旋桨产生的反作用力推动船体向前移动。
螺旋桨的尺寸、形状和叶片的倾斜角度等因素都会影响推进力的大小
和船舶的性能。
多螺旋桨系统可以提供更好的操纵能力和机动性。
螺旋桨原理

螺旋桨原理
螺旋桨原理是一种利用流体动力学原理研究螺旋桨工作原理的方法。
它是一种机械装置,可以用来转换机械能量和热能。
它是一种有效的发动机,用来推动飞机、潜艇、船只和直升机,广泛应用于航空、航天、航海和军用等领域。
螺旋桨原理的基本原理是,将流体的动能转化为机械能量。
当流体流入螺旋桨时,它会受到螺旋桨叶片的抗力,从而将流体的动能转化为机械能量。
螺旋桨的工作原理与汽轮机的工作原理类似,它将流体的压能转化为机械能量。
螺旋桨叶片形状是螺旋桨工作原理的关键。
螺旋桨叶片的设计通常采用梯形或反梯形等复杂形状,以提高其发动机效率。
螺旋桨叶片的前缘和后缘都有相应的攻角,以便于在旋转时能够产生最大的抗力,从而将流体动能最大限度地转化为机械能量。
螺旋桨的工作原理同样适用于汽轮机,也是一种发动机,可以用来转换机械能量和热能。
汽轮机的工作原理也是将流体的压能转化为机械能量,但是汽轮机的叶片形状是固定的,而螺旋桨叶片的形状可以改变,这样可以更有效地将流体动能转化为机械能量。
螺旋桨原理是一种非常有效的机械能量转换方式,它不仅可以用来推动飞机、潜艇、船只和直升机,还可以用于其他机械设备的动力
推动。
它的优点在于,不仅能够高效地将流体的动能转化为机械能量,而且叶片形状可以改变,这样可以更有效地利用流体的动能。
飞机螺旋桨原理

飞机螺旋桨原理飞机螺旋桨是飞机的重要组成部分之一,它的作用是将发动机产生的动力转化为推力,推动飞机前进。
螺旋桨的设计和制造需要考虑多种因素,如飞机的速度、高度、气压、温度等,以及螺旋桨的材料、结构、重量等。
本文将介绍飞机螺旋桨的原理、结构和应用。
一、飞机螺旋桨的原理飞机螺旋桨的原理是利用旋转的螺旋桨叶片产生推力,推动飞机前进。
螺旋桨叶片的角度和形状会影响推力的大小和方向。
螺旋桨的工作原理可以用以下公式表示:F = P × A其中,F表示推力,P表示螺旋桨叶片所受的气动力,A表示螺旋桨叶片的面积。
推力的大小和方向取决于气动力和叶片面积的大小和方向。
气动力是指空气对螺旋桨叶片产生的力,它由以下几个因素决定: 1. 螺旋桨叶片的角度和形状:螺旋桨叶片的角度和形状会决定叶片所受气动力的大小和方向。
当叶片的角度和形状改变时,气动力也会随之改变。
2. 空气密度:空气密度是指单位体积空气所包含的质量。
空气密度越大,螺旋桨所受的气动力越大。
3. 螺旋桨的旋转速度:螺旋桨的旋转速度越快,所受的气动力越大。
4. 螺旋桨的直径:螺旋桨的直径越大,所受的气动力越大。
螺旋桨叶片的面积也会影响推力的大小和方向。
面积越大,推力越大。
面积的方向也会影响推力的方向。
当螺旋桨叶片的面积垂直于飞机的运动方向时,推力的方向与飞机的运动方向相同。
二、飞机螺旋桨的结构飞机螺旋桨由以下几个部分组成:1. 螺旋桨叶片:螺旋桨叶片是螺旋桨的主要工作部件,它负责将动力转化为推力。
螺旋桨叶片的形状和角度会影响推力的大小和方向。
2. 螺旋桨轴:螺旋桨轴是将发动机动力传输到螺旋桨叶片的主要部件。
3. 螺旋桨齿轮箱:螺旋桨齿轮箱是将发动机的转速转换为螺旋桨的旋转速度的重要部件。
4. 螺旋桨马达:螺旋桨马达是用来控制螺旋桨叶片角度的部件。
它可以使螺旋桨叶片的角度改变,从而控制推力的大小和方向。
5. 螺旋桨传动系统:螺旋桨传动系统是将发动机动力传输到螺旋桨轴的重要部件。
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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),一般航程可达600~800km左右。
携带机内、外副油箱转场航程可达2000km以上。
根据不同的需要直升机有不同的起飞重量。
当前世界上投入使用的重型直升机最大的是俄罗斯的米-26(最大起飞重量达56t,有效载荷20t)。
当前实际应用的是机械驱动式的单旋翼直升机及双旋翼直升机,其中又以单旋翼直升机数量最多。
[1]直升机本质上是不同于飞机的另一种飞行器,其推力,升力和操纵的实现均和飞机有比较大的差距,因此,直升飞机是一种错误的叫法。
2.优缺点优点直升机的突出特点是可以做低空(离地面数米)、低速(从悬停开始)和机头方向不变的机动飞行,特别是可在小面积场地垂直起降。
由于这些特点使其具有广阔的用途及发展前景。
在军用方面已广泛应用于对地攻击、机降登陆、武器运送、后勤支援、战场救护、侦察巡逻、指挥控制、通信联络、反潜扫雷、电子对抗等。
在民用方面应用于短途运输、医疗救护、救灾救生、紧急营救、吊装设备、地质勘探、护林灭火、空中摄影等。
海上油井与基地间的人员及物资运输是民用的一个重要方面。
[2]缺点当前直升机相对飞机而言,振动和噪声较高、维护检修工作量较大、使用成本较高,速度较低,航程较短。
直升机今后的发展方向就是在这些方面加以改进。
[2]3.工作原理单旋翼式直升机发动机驱动旋翼提供升力,把直升机举托在空中,单旋翼直升机的主发动机同时也输出动力至尾部的小螺旋桨,机载陀螺仪能侦测直升机回转角度并反馈至尾桨,通过调整小螺旋桨的螺距可以抵消大螺旋桨产生的不同转速下的反作用力。
双旋翼直升机通常采用旋翼相对反转的方式来抵消旋翼产生的不平衡升力。
首先直升机要先起飞才能向前后左右移动,所以要使图中的倾斜盘整体向上移动,两个桨夹就有了一定角度那么顺时针旋转就有了向下的力,飞机就起飞了,但这时左右旋翼产生的生力相同,所以直升机只能向上运动,如果把倾斜盘看成表盘,如果它前倾,倾斜盘上半部分是转动的,那么两个连杆只有在12点和6点方向差别最大(一个在上,一个在下)6点的拉杆把桨夹向上推那么增大了原来旋翼的角度所以产生的向下的力变大了,12点的向下拉,减小了旋翼角度那么向下的力减小,这时两个旋翼受力不再平衡,右边力大。
左边力小那么直升机应该向左飞,但是旋转的旋翼遵循陀螺效应,要顺时针转过90度产生效果,所以旋翼变成6点方向的力大于12点方向,所以直升机向前飞。
其他方向同理双旋翼式双旋翼直升机有两种,一种是共轴双旋翼,即两个旋翼同一个轴心,如俄国生产的卡-27直升机等;另一种是分轴双旋翼,即两个旋翼分开比较远,各有各自的轴,典型代表是美国的支奴干直升机。
双旋翼直升机还可以根据两根旋翼轴的相对位置分为纵列双旋翼直升机和并列双旋翼直升机。
通过称为“倾斜盘”的机构可以改变直升机的旋翼的桨叶角,从而实现旋翼周期变距,以此改变旋翼旋转平面不同位置的升力来实现改变直升机的飞行姿态,再以升力方向变化改变飞行方向。
同时,直升机升空后发动机是保持在一个相对稳定的转速下,控制直升机的上升和下降是通过调整旋翼的总距来得到不同的总升力的,因此直升机实现了垂直起飞及降落。
[1]4.操作系统直升机的操纵系统有别于固定翼航空器,通常由以下部分组成:[3] 总距操纵杆简称总距杆,用来控制旋翼桨叶总距变化。
总距操纵杆一般布置在驾驶员座位的左侧,绕支座轴线上、下转动。
驾驶员左手上提杆时,使自动倾斜器整体上升而增大旋翼桨叶总距(即所有桨叶的桨距同时增大相同角度)使旋翼拉力增大,反之拉力减小,由此来控制直升机的升降运动。
通常在总距操纵杆的手柄上设置旋转式油门操纵机构,用来调节发动机油门的大小,以便使发动机输出功率与旋翼桨叶总距变化后的旋翼需用功率相适应。
因此,该操纵杆又被称为总距油门杆。
[3]周期变距操纵杆(驾驶杆)简称驾驶杆。
与固定翼航空器的驾驶杆作用相似,通过操纵线系与自动倾斜器相连接。
一般位于驾驶员座椅的中央前方。
驾驶员沿横向和纵向操纵周期变距操纵杆时,自动倾斜器会出现相应方向的倾斜,从而导致旋翼拉力方向也发生相应方向的倾斜,由此得到需要的推进力以及横向和纵向操纵力,进而改变直升机的运动状态和自身姿态。
[3] 脚蹬与固定翼航空器的方向舵脚蹬作用相似,都是控制航向工具。
由于直升机的类型比较多,脚蹬起作用的方式也各不相同。
对于单旋翼带尾桨直升机,脚蹬经操纵线系与尾桨的桨距控制装置相连,通过控制尾桨桨距的大小来调节尾桨产生的侧向力,达到控制航向的目的。
对于单旋翼无尾桨直升机,则是通过脚蹬控制机身尾部出气量的大小来调节侧向力。
对于双旋翼直升机,脚蹬控制的则是两旋翼总桨距的差动,即一个增大一个减小,使得两旋翼反扭矩不能平衡,从而使机身发生航向偏转。
[3]5.发展前景直升机作为20世纪航空技术极具特色的创造之一,极大地拓展了飞行器的应用范围。
直升机是典型的军民两用产品,可以广泛的应用在运输、巡逻、旅游、救护等多个领域。
直升机在人类的生产和生活中得到越来越多的应用,全球市场表现出对于直升机的持续需求。
尤其是新兴市场,随着经济的发展,对于直升机有着大数量、高增长的需求。
世界上43%的直升机服役年龄在25年以上,更新换代的需要进一步增加了对于直升机生产的诉求。
据智研数据研究中心统计对2011到2020年的全球直升机市场做出预测,10年间将需要交付至少16970架直升机,总价值1400亿美元。
其中民用直升机10900架,价值340亿美元,军用直升机6070架,价值1060亿美元。
我国直升机装备情况与国外相比差距很大,军用直升机每万名军人的直升机保有量仅为2.1架,不到发达国家水平的十分之一;而民用直升机的百万人口保有量仅为0.06架,更是远低于发达国家水平,中国直升机产业市场潜力巨大。
(二)螺旋桨1.概述:螺旋桨是指靠桨叶在空气或水中旋转,将发动机转动功率转化为推进力的装置,可有两个或较多的叶与毂相连,叶的向后一面为螺旋面或近似于螺旋面的一种船用推进器。
螺旋桨分为很多种,应用也十分广泛,如飞机、轮船的推进器等。
2.空气桨概述靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力或升力的装置,简称螺旋桨。
它由多个桨叶和中央的桨毂组成,桨叶好像一扭转的细长机翼安装在桨毂上,发动机轴与桨毂相连接并带动它旋转。
中国明代(1368~1644年)民间的玩具“竹蜻蜓”实际上是一种原始的螺旋桨。
喷气发动机出现以前,所有带动力的航空器无不以螺旋桨作为产生推动力的装置。
螺旋桨仍用于装活塞式和涡轮螺旋桨发动机的亚音速飞机。
直升机旋翼和尾桨也是一种螺旋桨。
原理螺旋桨旋转时,桨叶不断把大量空气(推进介质)向后推去,在桨叶上产生一向前的力,即推进力。
一般情况下,螺旋桨除旋转外还有前进速度。
如截取一小段桨叶来看,恰像一小段机翼,其相对气流速度由前进速度和旋转速度合成(图 1 )。
桨叶上的气动力在前进方向的分力构成拉力。
在旋转面内的分量形成阻止螺旋桨旋转的力矩,由发动机的力矩来平衡。
桨叶剖面弦(相当于翼弦)与旋转平面夹角称桨叶安装角。
螺旋桨旋转一圈,以桨叶安装角为导引向前推进的距离称为桨距。
实际上桨叶上每一剖面的前进速度都是相同的,但圆周速度则与该剖面距转轴的距离(半径)成正比,所以各剖面相对气流与旋转平面的夹角随着离转轴的距离增大而逐步减小,为了使桨叶每个剖面与相对气流都保持在有利的迎角范围内,各剖面的安装角也随着与转轴的距离增大而减小。
这就是每个桨叶都有扭转的原因。
螺旋桨效率以螺旋桨的输出功率与输入功率之比表示。
输出功率为螺旋桨的拉力与飞行速度的乘积。
输入功率为发动机带动螺旋桨旋转的功率。
在飞机起飞滑跑前,由于前进速度为零,所以螺旋桨效率也是零,发动机的功率全部用于增加空气的动能。
随着前进速度的增加,螺旋桨效率不断增大,速度在200~700公里/时范围内效率较高,飞行速度再增大,由于压缩效应桨尖出现波阻,效率急剧下降。
螺旋桨在飞行中的最高效率可达85%~90%。
螺旋桨的直径比喷气发动机的大得多,作为推进介质的空气流量较大,在发动机功率相同时,螺旋桨后面的空气速度低,产生的推力较大,这对起飞(需要大推力)非常有利。
构造特点螺旋桨有2、3或4个桨叶,一般桨叶数目越多吸收功率越大。
有时在大功率涡轮螺旋桨飞机上还采用一种套轴式螺旋桨,它实际上是两个反向旋转的螺旋桨,可以抵消反作用扭矩。
在发动机功率低于100千瓦的轻型飞机上,常用双叶木制螺旋桨。
它是用一根拼接的木材两边修成扭转的桨叶,中间开孔与发动机轴相连接。
螺旋桨要承受高速旋转时桨叶自身的离心惯性力和气动载荷。
大功率螺旋桨在桨叶根部受到的离心力可达200千牛( 20吨力)。
此外还有发动机和气动力引起的振动。
大功率发动机一般采用3叶和4叶螺旋桨,并多用铝合金和钢来制造桨叶。
铝和钢制桨叶因材料坚固可以做得薄一些,有利于提高螺旋桨在高速时的效率。
70年代以后还用复合材料制造桨叶以减轻重量。
自转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。