螺旋桨原理课件

D 2
②
• 由（3-5-3）式中可见，前进比（λ ）越大， 角 也越大，说明合
速度的方向越偏离旋转面。反之，前进比越小，说明合速度的方
向越接近旋转面。
6
三、桨叶迎角的变化 • 桨叶切面的相对气流方向与桨弦方向之间的夹角，
称为桨叶角，也以 表示。桨叶迎角也就是桨叶切面
合速度与桨弦方向之间的夹角，如图3—5—6所示。桨 叶迎角是随桨叶角、飞行速度和切向速度的改变而变化 的。
方向靠近旋转面，故桨叶迎角增大，参见图3-5-8。同理， 转速减小，则桨叶迎角也随之减小。
• (四)桨叶的扭转
• 如果桨叶无几何扭转，即各桨叶剖面的桨叶角都相同， 那么，由于桨叶各剖面离桨轴的距离远近不同，各切向 速度都不相等，合速度的方向也就不会相同，所以各桨 叶迎角也不一样。例如，靠近桨根的桨叶切面，其切向 速度较小，桨叶迎角也较小，如图3-5-9所示。
• （一）桨叶切面的合速度
• 既然螺旋桨是一面旋转，一面前进，所以桨叶各 切面都具有两种速度。一是前进速度（C），即飞机 的飞行速度；一是因旋转而产生的圆周，或称切向速 度（U）其大小取决于螺旋桨的转速（n）和各切面离 桨轴的距离（r）。转速越大，同一切面的切向速度也 越大。转速相同时，桨叶切面离桨轴越远，切向速度 也越大，桨叶切面的切向速度，可用下式计算，即
3
• 桨叶的切面形状与翼型相似，前桨面的 弯曲度较大，后桨面的弯曲度较小，相当 于机翼的上表面和下表面，桨叶的切面形 状又称叶型。
• 桨叶切面的前缘与后缘的连线，叫做桨 弦(b)，或叫桨叶宽度：如图3—5—3所示。
• 桨弦与螺旋桨直径之比(b／D)，叫桨叶 相对宽度。
4
二.螺旋桨的运动
• 飞行中，螺旋桨一面旋转，一面前进。其运动特点 与拧螺丝钉的情形相象。桨叶每一点的运动轨迹，都 是一条螺旋线，见图3—5—4。
其的P方力1 向，P都就2 相是同整个，螺所以旋可桨的将拉各力个。桨至叶于的各拉桨力叶合的成旋一转个阻总
力( 和 )，由Q于1 它Q们2 与桨轴都有一段距离，其方向 又都与该桨叶的切向速度的方向相反，所以形成阻碍 螺旋桨旋转的力矩，此力矩称为旋转阻力力矩。这个 力矩是由发动机转轴发出的旋转力矩来平衡。若发动 机转轴发出的力矩大于旋转阻力力矩，螺旋桨的转速 就会增大；反之，发动机转轴发出的力矩小于旋转阻 力力矩，则螺旋桨的转速就会降低。只有在两力矩相
8
• 为了使桨叶各切面的迎角相差不致过大，通常都把 桨叶做成扭转的。即从桨根到桨尖，桨叶角逐渐减小， 如图3—5—10所示。
• 对于扭转的桨叶，是以某一桨叶切面的桨叶角代表 整个桨叶的桨叶角。通常选取位于螺旋桨半径75％或离 桨轴1米处桨叶切面桨叶角来代表整个桨叶角。例如安 一25飞机螺旋桨桨叶角，规定为半径1米处桨叶切面的 桨叶角。通常在此处画有黄色的线条作标记。
9
§5—2 螺旋桨的拉力和旋转阻力力矩
一、螺旋桨拉力和旋转阻力力矩的产生
如图3—5—11a、b所示，螺旋桨在旋转中，桨叶 与空气发生相对运动，空气流过桨叶的前桨面，就象 流过机翼上表面一样，流管变细，流速加快，压强降 低；空气流过桨叶的后桨面，就象流过机翼下表面一 样，流管变粗，压强升高。流进桨叶前缘，气流受到 阻挡，流速减慢，压强提高；流进桨叶后缘，气流分 离，形成涡流区，压强下降。这样，在桨叶的前后表 面和前后缘均形成压强差。这种压强和气流作用于桨 叶上的摩擦力综合在一起，就构成了桨叶的空气动力 （R）
1
螺旋桨的空气动力特性
介绍螺旋桨性能分析数据 和螺旋桨的空气动力特性
螺旋桨的性能分析数据
螺旋桨的空气动力特性
2/72
2
§5—1 螺旋桨的几何特性和运动特性
一.螺旋桨的主要部分和几何形状 • 现代的螺旋桨主要由桨叶、桨毂及桨叶变距机构
等组成，如图3—5—1所示 • 桨毂是联结桨叶和发动机转轴的装置，有的变距
• (一)桨叶迎角随桨叶角的变化；
• 如图3—5—6所示，当切向速度和飞行速度都一定时， 桨叶角增大，桨叶迎角也随之增大；桨叶角减小，桨叶 迎角也随之减小。
• （二）桨叶迎角随飞行速度的变化
• 如图3—5—7所示，在桨叶角和切向速度均不变的 • 情况下，飞行速度增大。因前进比( C ) 随之增大， • 即合速度方向越偏离旋转面，故桨叶迎角nD减小。当飞行
螺旋桨桨毂还用来产生液压变距力矩。 • 桨叶是用来产生拉力的部分。现代飞机的螺旋桨
一般有2—4个桨叶。 • 桨叶平面形状有的如同鸟的翅膀(参见图3—5—2(a)。
为了增大拉力和提高螺旋桨效率，桨叶的平面形状 逐渐改善。现在使用较多的螺旋桨，其桨叶平形状， 是中间宽、两头窄(如图3—5—2b)。高速旋转的螺旋 桨，其桨叶有矩形或马刀形(见图3—5—2c,d)。
10
• 桨叶的空气动力对螺旋桨的运动起着两个作用： 一是拉着螺旋桨和飞机前进；二是阻碍螺旋桨旋转。 因此，可将桨叶的空气动力（R）分解为两个分力（见 图3-5-11中c）一是与桨轴平行，拉着螺旋桨和飞机前 进的拉力（P）；二是与桨轴垂直，阻碍螺旋桨旋转的 旋转阻力（Q）
• 如图3—5—12所示：由于螺旋桨叶的拉力( 和 )，
速度增大到某一个数值时，桨叶迎角减小到零(如图3— 5—7c)；若飞行速度继续增大，例如飞机在俯冲时，7
• 桨叶迎角随之增大；当飞行速度为零，如飞机在地面试 车时，桨叶迎角就增大到等于桨叶角(如图3-5-7a)。
• (三)桨叶迎角随切向速度的变化
• 在桨叶角和飞行速度不变的情况下，如果转速增加，
则切向速度(U= 2)增rn大，前进比减小；即合速度的
•
λ=C∕nD
• 式中 C—飞行速度[米／秒]
•
n一螺旋桨转速[转／秒]；
•
Hale Waihona Puke Baidu
D一螺旋桨直径[米]
• 为什么桨叶切面的合速度方向可用前进比来表示呢?参见图3—
5—5，若合速度与旋转面之间的夹角以 表示，则
• • •
tg C
①
式中，桨叶切U面的切向速度(U)可用下式表示：
•
U 2 nD
• •
D
将②代入①式,得 tgγ=
•
U=2πrn
• 面图的3切—合向5速—速度5度所，与示以前。W进桨表速叶示度切，所面我合的们成相知的对道速气，度流(，速W称度为，U桨与叶此C)，切合如
速度的大小相等，方向相反。
5
• (二)前进比
• 桨叶切面合速度的方向；可用前进比( λ)来表示。前进比是飞行 速度同螺旋桨的转速与直径的两者乘积之比。可用下式表示。