气力推进艇螺旋桨静态推力计算及检测试验
螺旋桨的推进效率
螺旋桨的推进效率现在无论做什么事都要讲个效率，开会要讲开会的效率，能源也要讲个利用效率，你要是经常加班，老板会说你的效率太低了，这句话听着多伤心呐，讲效率的目的就是少投入，多产出，不给牛吃草，只让牛挤奶。
到处是讲效率的社会，我们也扒一扒螺旋桨工作时的效率吧。
船体效率ηH船体效率ηH 定义为有效（拖曳）功率PE= RT × V 与螺旋桨对水的推进功率PT = T × VA, 的比值，即：对于单桨船舶，船体效率ηH 通常介于1.1 - 1.4；船舶方形系数越大，效率值越高。
对于双桨船舶与传统的船体尾部线型，船体效率ηH 约为0.95-1.05，也是船舶方形系数越大，效率值越高。
但是，与单桨双艉船相比，双桨双艉船效率ηH 几乎不变。
螺旋桨敞水效率ηO螺旋桨敞水效率ηO 与敞水工况有关，即螺旋桨是在均匀的伴流场中工作，并且前方不存在船体。
螺旋桨效率主要取决于进速 VA、推力T、转速 n、直径 d 以及螺旋桨的设计情况，比如桨叶数、盘面比、螺距/直径比。
本章后面将进行探讨。
螺旋桨效率ηO 约为 0.35-0.75；螺旋桨进速 VA 越大，则效率值越高。
下图所示是船舶获得的螺旋桨效率ηO与进速VA 之间的关系，表示为无量纲量：其中 J 为螺旋桨进速系数螺旋桨相对旋转效率ηR水流流向船体后侧螺旋桨的实际速率非恒定，也非以正对流向螺旋桨盘面，而是属于一种旋流。
因此，与螺旋桨敞水工作相比，螺旋桨的效率受系数ηR 的影响，该系数称为螺旋桨相对旋转效率。
对于单桨船舶，效率ηR 一般约为1.0-1.07；换言之，水的旋流起到了有利的作用。
对于双桨常规船尾船舶，效率比ηR 通常较小，约为0.98；而对于双桨双艉船, 效率比ηR 几乎不变。
综合考虑 w和 t，ηR经常用于将船模水池实验结果调整到与理论一致。
船舶后侧工作的螺旋桨效率ηB是螺旋桨对水的推进功率 PT 与螺旋桨获得的功率 PD 的比值，即螺旋桨在船舶后侧工作时的效率ηB，定义为：推进效率ηD推进效率ηD 不能与螺旋桨敞水效率ηO混淆，它等于有效（拖曳）功率 PE 与螺旋桨所需功率 PD 的比值，即：可以看出，推进效率ηD 等于船体效率ηH、螺旋桨敞水效率ηO 与螺旋桨效率比ηR 三者的乘积，这些参数影响依次减弱。
螺旋桨计算公式
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。
造船质量标准(轮机)
轮机建造质量标准目录轴系及螺旋桨制造和安装检验 (2)第一节螺旋桨、轴和尾轴管加工检验 (2)第二节轴系安装检验 (17)第三节侧推装置安装检验 (34)柴油主机和辅机的安装检验 (35)第一节柴油主机安装检验 (35)第二节柴油发电机组和辅机安装检验 (51)轴系及螺旋桨制造和安装检验第一节螺旋桨、轴和艉轴管加工检验一、螺旋桨锥孔加工检验（一）锥孔检验内容主机扭矩通过螺旋桨轴传递给螺旋桨，使船舶推进，故对螺旋桨与螺旋桨轴的锥孔与锥体配合有严格要求。
船厂一般要对到厂的螺旋桨锥孔与螺旋桨轴进行刮配，故要求螺旋桨制造厂在锥孔处留有0.2～0.4mm的刮配余量。
下面介绍船厂对螺旋桨锥孔的检验，检验内容如下：1. 以螺旋桨轴锥体部位为依据，用手工方法修刮螺旋桨轴的锥孔，检验螺旋桨锥孔与螺旋桨轴锥体接触情况是否符合要求。
2 对有键螺旋桨的键槽进行检验。
（二）检验方法与要求1.螺旋桨锥孔检验（要求键按规定装妥后再检查色油情况）（1）在螺旋桨轴锥体部位涂上薄薄一层色油，套入螺旋桨锥孔内，检查螺旋桨锥孔色油接触情况，要求锥孔内色油接触均匀，在每25³25mm2面积上不少于3个接触点。
按中国船级社《钢质海船入级与建造规范》规定，在螺旋桨轴与螺旋桨套合之前，桨壳与轴锥部的实际接触面积应不小于理论接触面积的70％（有键螺旋桨为65％）。
一般来说，锥孔接触点大端较小端略硬一些为好。
对于无键连接螺旋桨，除按上述要求外，还应在螺旋桨锥孔两端各留有100~150mm“无槽区”，因该处用以建立径向油压。
为确保螺旋桨液压安装过程油压的建立，减少液压油外泄，经刮修后的锥部两端无槽区部分的接触，应明显好于中间部分，即用色油检查时，色点要多余中间部位。
（2）锥孔刮修后，螺旋桨轴锥体部分在锥孔内的相对位置，应满足图纸或工艺技术要求。
（3）用0.03mm塞尺检查锥体两端连接处，插入深度应不超过10mm；宽度应不超过15mm。
（4）锥孔修正后，螺旋桨大端平面在螺旋桨轴上的轴向位置，应有标记或作出原始记录，供安装时参考。
螺旋桨的推力和转矩
S = nP-Vp = nP-V (1-wP ) 滑失比（SR）： 滑失与螺旋桨理论速度之比。
SR = (nP-Vp) / nP = 1-V (1-wP )/nP 其中，n为螺旋桨的转速；P为螺旋桨的螺距；
Vp为螺旋桨进速；V为船速。
阻力D（平行流速方向的分力）
螺旋桨的推力和转矩
2、螺旋桨产生推力和转矩的原理
dL
dT
S
nP
f
Vp
b
dQ
r
n2pr
螺旋桨推力、转矩示意图
螺旋桨的推力和转矩
3、敞水螺旋桨推力及转矩
推力：
T = ·n2 ·D4 ·KT
转矩：
Q = ·n2 ·D5 ·KQ
其中，KT为推力系数， KQ为转矩系数, 可根据螺旋 桨敞水试验求得，且为进速系数（J）的函数。 进速系数：J = Vp / (n ·D)
螺旋桨的推力和转矩
螺旋桨的推力和转矩
1、机翼产生升力的原理 2、螺旋桨产生推力和转矩的原理 3、敞水螺旋桨推力及转矩 4、船后螺旋桨的特性
螺旋桨的推力和转矩
1、机翼产生升力的原理 F L
机翼升力条件：
来流速度V
来流的冲角ຫໍສະໝຸດ DV产生压力差F（机翼上、下表面 压力之差）
压力差F分解为：
升力L（垂直流速方向的分力）
主要取决于船速、转速和滑失比。 当船速一定时，T和Q与转速的平方正正比； 当转速一定时，船速越低，滑失比越大，T和Q 越大。 实际操船中，驾引人员常常通过降低船速，增加转速
来增大滑失比，提高舵效，但应当注意避免使主机超负 荷工作而损坏主机。
螺旋桨扭矩计算公式
螺旋桨扭矩计算公式螺旋桨扭矩计算公式是航空工程中的重要计算工具，用于确定螺旋桨在运行过程中所产生的扭矩大小。
螺旋桨扭矩计算公式可以通过以下方式进行推导和应用。
螺旋桨扭矩计算公式的推导涉及到航空力学和力学的知识。
首先，我们需要了解螺旋桨的工作原理。
螺旋桨通过旋转产生推力，推动飞机前进。
在旋转的过程中，螺旋桨受到气流的阻力，这个阻力即为扭矩。
螺旋桨扭矩计算公式中的关键参数包括螺旋桨叶片面积、气流速度、螺旋桨叶片的升力系数和阻力系数等。
螺旋桨叶片面积是指螺旋桨叶片所覆盖的面积，气流速度是指螺旋桨叶片运动时遇到的气流速度，螺旋桨叶片的升力系数和阻力系数是由螺旋桨叶片的设计参数决定的。
根据力学原理，螺旋桨扭矩可表示为：扭矩 = 螺旋桨叶片面积× 气流速度× (升力系数 - 阻力系数)螺旋桨叶片面积的计算可以根据螺旋桨的几何形状来确定。
气流速度可以通过飞机的速度和空气密度来计算。
螺旋桨叶片的升力系数和阻力系数可以通过实验或者数值模拟方法进行确定。
在实际应用中，螺旋桨扭矩计算公式可以用于飞机设计、性能预测和飞行控制等方面。
通过计算螺旋桨扭矩，可以评估螺旋桨的工作状态和效率，进而优化飞机的设计和性能。
螺旋桨扭矩计算公式还可以用于飞机的飞行控制。
通过实时监测螺旋桨扭矩的变化，可以调整发动机的功率输出，实现飞机的稳定飞行和操纵。
总结起来，螺旋桨扭矩计算公式是航空工程中的重要工具，用于确定螺旋桨在运行过程中所产生的扭矩大小。
螺旋桨扭矩的计算涉及到螺旋桨叶片面积、气流速度、螺旋桨叶片的升力系数和阻力系数等参数。
通过计算螺旋桨扭矩，可以评估螺旋桨的工作状态和效率，进而优化飞机的设计和性能。
此外，螺旋桨扭矩计算公式还可以用于飞机的飞行控制，实现飞机的稳定飞行和操纵。
螺旋桨扭矩计算公式的应用有助于提升飞机的性能和安全性。
船模推力计算
船模推力计算
船模推力的计算涉及到许多因素，如船体形状、螺旋桨尺寸和转速、电机功率等，以下是一些常用的计算公式：
1. 螺旋桨滑套比（slip ratio）计算公式
滑套比指的是螺旋桨进口速度与推进速度之间的比值，通常认为其值应该在0.05-0.1之间。
滑套比 = （pitch x RPM - speed）/（pitch x RPM）
其中，pitch指的是螺旋桨的推进距离，RPM指的是电机转速，speed指的是船模的推进速度。
2. 推进功率（propelling power）计算公式
推进功率是指将船模推进所需的功率，通常它由电机提供。
其计算公式为：
推进功率 = 推进力 x 推进速度
其中，推进力指的是螺旋桨产生的推进力，通常由舵机控制；推进速度指的是船模在水中推进的速度。
3. 推进力（propelling force）计算公式
推进力指的是螺旋桨产生的推进力。
其计算公式为：
推进力 = 螺旋桨直径² x 比功率 x 空气密度
其中，比功率指的是电机的输出功率与电机重量的比值；空气密度指的是水的密度。
以上仅为船模推力的一些基本计算公式，实际计算中可能还需要考虑到其他因素。
知识点2螺旋桨修理后的检验.
任务十二 螺旋桨的检修
（二）螺旋桨静平衡试验
螺旋桨经过长时间运转，各桨叶的腐蚀、磨损、变形等情况不同，或 经修理后各桨叶的尺寸和质量的变化不同，因而影响螺旋桨的平衡性。 当螺旋桨回转时，桨叶的不平衡质量就会引起离心力和不平衡力矩， 使桨失去平衡，造成轴系和船体的剧烈振动和损坏。所以，修理后的 螺旋桨应进行静平衡试验，把桨叶上的不平衡质量 限制在一定的范围内。
任务十二 螺旋桨的检修
二、螺旋桨修理后的检验
（一）螺旋桨螺距的检验
1.测量螺旋桨半径
将螺旋桨上的螺距规量杆水平移至桨叶的最外边缘处，并绕中心回转一周，检查量杆 是否与其他桨叶边缘相碰。量杆在最长桨叶边缘赴时，该最长的桨叶的长度就是螺旋 桨的半径R。
2.测量局部螺距
局部螺距是根据桨叶上任意半径截面上任意角度对应的部分螺距值所计算出的螺距。
3.计算截面螺距
桨叶上同一半径截面上的局部螺距的算术平均值即为该半径截面的截面螺距
Байду номын сангаас
4.升算桨叶平均螺距
计算出桨叶上各半径截面的截面螺距后，计算出桨叶上各半径截面螺距的算术平均值 即获得该桨叶的平均螺距
5.计算螺旋桨总平均螺距
计算出螺旋桨各桨叶的平均螺距后，计算各桨叶平均螺距的算术平均值即获得螺旋桨 的总平均螺距
两种可调螺旋桨静平衡检验方法对比
单 片 叶 前 端 的 允 许 不 平 衡 重 量 应 建 立 在 以 下 三 个 假 设 条 件
的基 础 上 ：① 各 叶 片 允 许 的 不 平 衡 重 量 相 等 ；② 桨 毂 外 圆 的 允 许 不 平 衡 重 量 和 单 个 叶 片 的 允 许 不 平 衡 重 量 相 等 ；⑧ 考 虑 在 桨 毂和各 个叶片上存在最 差的不平衡 重量 。 下 面 以 最 常 见 的 ４叶 螺 旋 桨 为 例 ，其 最 差 的 不 平 衡 状 态 图
， ＼
、
④Ａ － ａ １
、
＼
２ ． ８
８ Ｉ
＼
①＋ ②＋ ③＋ ④
出 ，再 排 列 组 合 各 种 情 况 进 行 计 算 就 可 得 出检 验 结 果 ，而 用 挂
图３
重 方 法 进 行 组 合 试 验 时 ，拆 卸 安 装 将 花 费 大 量 时 间 ，生 产 效 率
验。
可 调 螺 旋 桨 是 由单 叶 片 组 合 而 成 的 ， 如 果 由 叶 片 前 端 的 不
平 衡重 量引起 的离心 力小 于整个 螺旋 桨重量 的 １ ％ ，那 么 组 装
后 的 可 调 螺 旋 桨 将 可 以满 足 静 平 衡 的 要 求 。 我 们 知 道 ， 由 叶 片 前 端 的 不 平 衡 重 量 引 起 的 离 心 力 是 很 难 进 行 测 量 的 ，但 我 们 可
总结
通 过 对 以 上 两 种 螺 旋 桨 静 平 衡 方 法 的 介 绍 和 对 比 可 以 看
螺 旋 桨 半 径 ，１ １ ＂ １ ；Ｒ ：桨 毂 半 径 ，ｍ；Ｗ：螺 旋 桨 旋 转 角 速 度 ，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
气力推进艇螺旋桨静态推力计算及检测试验袁善坤; 储江伟; 李洪亮; 詹长书; 张民安【期刊名称】《《重庆理工大学学报（自然科学版）》》【年(卷),期】2019(033)011【总页数】6页(P75-80)【关键词】螺旋桨; 迭代法; 静态推力【作者】袁善坤; 储江伟; 李洪亮; 詹长书; 张民安【作者单位】东北林业大学交通学院哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】U662.2气力推进艇是由发动机驱动后置螺旋桨旋转产生向后的推力，使其依靠空气动力在水中行驶[1]，主要应用于水面、雪地、冰面、沼泽等一般船舶无法行驶的特殊地段，供人们进行旅游观光、生态勘察、救灾救援以及运输作业等[2-3]。
国外对于气力推进艇的研究开展较早，形成了较完整的理论设计、工业制造及实际应用体系。
气力推进艇螺旋桨的静态推力是在气力推进艇不动的条件下，测试的螺旋桨产生的推力[3]。
螺旋桨静态推力是气力推进艇动力系统匹配和螺旋桨应用选型的主要技术参数，对螺旋桨的实际应用具有指导意义。
通过编程计算和试验检测气力推进艇螺旋桨的静态推力，可为进一步优化螺旋桨的翼型设计和提高使用性能提供参考[4]。
1 螺旋桨推力计算方法1.1 基于叶元体理论的推力计算将螺旋桨叶片沿径向细分为多个离散的截面称为叶元体，如图1所示。
对于每个叶元体只分析其轴向速度和角速度分量，忽略其他截面的诱导流，且对每部分进行独立地分析，求出任意半径r上的叶元体的作用力。
在图1中的AA截面处，取dr段的叶元体进行分析。
令几何螺旋角为θ，攻角为αk。
当流体以速度V1流向此叶元体时,流体轴向速度矢量V0和流体角速度矢量V2，并产生了升力L和阻力D，如图2所示。
图2中，Q为驱动转矩，T为推力[4]。
推力和升力方向之间的角度差定义为φ：φ=θ-αk(1)将升力dL分解为沿螺旋桨轴向的分力dLα和旋转方向的分力dLt,；将升力dD分解为沿螺旋桨轴向的分力dDα和旋转方向的分力dDt。
叶元体的推力dT和转矩dQ可以表达为[5]：dT=dLa-dDa=dL·cosφ-dD·sinφ(2)(3)叶元体产生力区域面积是c·dr，c为叶片弦长，则叶元体所受的升力与阻力表达式为[6]：(4)(5)式中：CL为升力系数；CD为阻力系数；ρ为空气密度，1.225 kg/m3。
图1 叶元体截取位置图2 叶元体截面速度与作用力分析当螺旋桨叶片的数量为B时，则(6)(7)根据图2所示，流体的合速度V1和攻角αk可以表达为：(8)αk=θ-tan-1(V0/V2)(9)式中：V0等于气力推进艇的前进速度Vinf，V2等于叶元体旋转的线速度ωr。
引入轴向诱导因子a和周向诱导因子b，则V0和V2可以表达为[7]V0=Vinf+a·Vinf(10)V2=ωr-b·ωr(11)1.2 基于动量守恒理论的推力计算假设螺旋桨在无限的静止流体中以速度Vinf前进，应用运动转换原理，即认为螺旋桨是固定的且被包在空气流管里，空气自无穷远前方以速度Vinf流向螺旋桨。
根据动量守恒定理，作用在流体上的力等于单位时间内流体的动量的变化量[8-9]，则在叶元体上产生推力的表达式为：dT=ΔP=dm·ΔV=ρ2πrdrV0(Vslip-Vinf)(12)式中：ΔP为动量的变化量；dm为叶元体质量；ΔV为速度的变化量；Vslip为滑流速度(m/s)。
由伯努利方程和动量守恒，可知螺旋桨盘面的轴向速度V0是空气自由流速Vinf 和气流速度的平均值Vslip[10]：V0=(Vinf+Vslip)/2(13)则Vslip=Vinf(1+2a)(14)因此，由动量守恒理论得到的螺旋桨推力为：(15)根据角动量守恒，考虑其与轴向速度的变化相结合可以证明滑流角速度是螺旋桨盘r处值的2倍，即Vθ=2bωr(16)即(17)螺旋桨总体推力T及所需的驱动转矩Q等于其径向叶元体推力dT和转矩dQ的总和，即T=∑dT(18)Q=∑dQ(19)2 螺旋桨推力及推力系数计算2.1 迭代计算法及编程上述式(6)～(9)(15)和(17)中是含有4个未知变量的dT、 dQ、 a和 b的方程，可以利用迭代的方法求出未知数。
采用Matlab编写计算程序的流程，如图3所示。
计算过程如下：图3 计算流程1) 假设诱导因子a和b值并赋予初始值，利用式(8)和式(9)计算出流体的合速度V1和攻角αk；2) 根据叶元体原理得出的式(6)和(7)，估计叶元体推力和转矩；3) 根据得出的推力与转矩的近似值，利用动量守恒定理得出的式(15)和(17)，修正诱导因子a 和b；4) 重复1)至3)计算过程，使a和b的值在指定的收敛范围内；5) 赋予诱导因子a和b的收敛值，利用式(8)和(9)计算得到叶元体推力和转矩的预测计算值。
2.2 相关计算参数以某型号气力推进艇螺旋桨叶片为研究对象，如图4所示。
螺旋桨叶片半径为90 cm，其各半径位置的弦长c和厚度h的数值如表1所示。
在计算中假定螺旋桨截面为相对简单的标准线性化翼型设计及叶片具有恒定的螺距p。
螺距p由标准螺距方程计算得到。
升力系数和阻力系数与桨叶的材料、形状等因素有关，精确计算比较复杂，根据该螺旋桨的基本叶形，由Fluent软件计算得到叶形在不同雷诺数和不同迎角下相对应的升力系数和阻力系数。
经拟合数据得，升力系数CL和攻角αk略成线性关系，模型可取比例系数为6.2。
CL=6.2αk(20)阻力系数与升力系数的函数关系为：(21)P=2πrtanθ(22)图4 桨叶实物表1 螺旋桨结构数据位置弦长c/mm厚度h/mmR8090.9R130140.8R163170.7R190230.6R213270.5R230330.4R234360 .3R232350.2R210350.1R80342.3 螺旋桨推力计算结果在气力推进艇螺旋桨为2桨叶或3桨叶时，计算得到不同螺距角时的推力，如图5所示。
图5 螺旋桨推力计算结果3 螺旋桨推力测试试验及结果分析3.1 静态推力测试方法由气力推进艇样机、电子拉力计、联接钢丝绳、滚杠及固定桩等构成静态推力测试系统，如图6所示。
气力推进艇样机选用4G63S4T增压汽油发动机。
发动机的最大功率是130 kW/5 000 r/min，最大转矩是253 N·m/2 500 r/min。
测试时将滚杠放置在平整、光滑的水磨石地面上，并将气力推进艇安放在滚杠上，以尽可能地减小摩擦阻力。
图6 静态推力测试系统3.2 静态推力测试结果在螺距角不同时，3桨叶螺旋桨静态推力测试结果，如表2、表3所示。
表2 螺距角10°时3桨叶静态推力测试结果螺旋桨转速/(r·min-1)推力/N风速/(m·s-1)推力系数6865250.0318088260.0351 ********.0381 14218180.0391 311265100.0431 609476120.052表3 螺距角15°时3桨叶静态推力测试结果螺旋桨转速/(r·min-1)推力/N风速/(m·s-1)推力系数6166560.0417*******.0539********.0631256402140.0711428540170.074 在螺距角不同时，2桨叶螺旋桨静态推力测试结果，如表4、表5所示。
表4 螺距角10°时2桨叶静态推力测试结果螺旋桨转速/(r·min-1)推力/N风速/(m·s-1)推力系数6552840.0187914570.0201 0069880.0271 20618490.0351 414292120.0411 699528140.051表5 螺距角15°时2桨叶静态推力测试结果螺旋桨转速/(r·min-1)推力/N风速/(m·s-1)推力系数6125060.03877411670.0541 023226100.0611 209318120.0611 415496140.0691 600682160.0753.3 螺距角不同时推力计算结果与检测数据对比螺距角不同时，3桨叶螺旋桨推力计算结果与测试数据的对比如图7所示。
可以看出，推力计算结果与测试数据都随螺旋桨转速的变化呈抛物线形。
相同螺旋桨转速下，推力计算结果与测试数据的平均误差见表6。
螺距角相同时，3桨叶的推力计算结果与测试数据的平均误差小于2桨叶；螺距角为15°时的推力计算结果与测试数据的平均误差大于螺距角为10°时的误差。
推力计算结果大于试验检测数据的原因主要是：在计算中采用的叶元体理论和动量守恒理论主要研究对象是理想螺旋桨，即假设空气可以自由通过螺旋桨盘面，空气速度和压力在螺旋桨盘面上均匀分布，空气为不可压缩的理想流体以及螺旋桨截面为相对简单的标准线性化翼型的影响。
图7 螺距角不同时推力计算与测试表6 推力计算与测试结果的误差统计螺旋桨结构螺距角θ绝对误差N相对误差/%2桨叶10°509.615°8211.62桨叶10°-227.515°7713.83.4 桨叶数不同时推力计算结果与检测数据对比螺旋桨的桨叶数增多时，单位时间内流过螺旋桨盘面的流体质量增加，所以空气单位时间内获得的动量增加，即桨叶数多时推力也增加。
在相同转速下，3桨叶产生推力的计算结果比2桨叶的推力大，如图8所示。
但是，检测获得的不同桨叶数推力的增加幅度小于计算结果的增加幅度。
但是，检测获得的不同桨叶数推力的增加幅度小于计算结果的增加幅度。
这是因为螺旋桨数目增多后，桨叶之间的相互扰动变大，前一个螺旋桨桨叶的绕流会影响下一个螺旋桨桨叶周围的流场分布，所以检测获得的不同桨叶数推力的增加幅度减小。
图8 桨叶数不同时推力计算与测试结果4 结论1) 在螺距角和桨叶数不同时，螺旋桨推力计算结果与测试数据随螺旋桨转速的变化都呈抛物线形，即推力的计算结果与测试数据的变化规律相同，因此计算结果具有参考意义。
2) 在螺旋桨转速、螺距角和桨叶数不同时,其平均绝对误差有差异，最大平均误差为87 N，相对误差为10%～20%。
3) 螺旋桨推力计算结果与测试数据有差异的主要原因是计算公式的假设条件理想化及检测试验中存在着摩擦阻力等因素的影响。
【相关文献】[1] HAMDAN S,JUNAIDI E，KUEK P.An Airboat for Dumment R.The Use of Airboat in Ice and Water Rescue Emergencies[J].Fire Engineering，2004,157(3):113-126.[2] YUTAKA KAIZU,MUNETAKA IIO,HIROYUKI YAMADA，et al.Development of unmanned airboat for water-quality mapping[J].Biosystems Engineering，2011,109(4)：338-347.[3] 高峰,徐大平,吕跃刚.基于叶素理论的风力发电机组风轮建模[J].现代电力,2007(6):52-57.[4] 段宏.基于动量叶素理论的风力机风轮建模仿真[D].北京：华北电力大学,2016.[5] 张晓磊.基于动量叶素理论的风力机叶轮建模[J].云南电力技术,2016,44(2):130-133.[6] 窦真兰,王晗,凌志斌，等.基于叶素理论的风力机模拟系统研究[J].电工电能新技术,2011,30(3):1-5.[7] 张悦,冯杰.浅谈动量守恒定律的导出方式[J].物理通报,2016(10):20-24.[8] 柳青.叶素动量理论(BEM)实现方法讨论[J].中国科技信息,2016(18):82-84.[9] 刘颖,严军.基于叶素动量理论的水平轴风力机叶片设计方法[J].兰州理工大学学报,2014,40(6):59-64.[10] 张萧,孙石,李瑞涛，等.基于叶素动量理论的潮流能发电机组叶片设计方法[J].中国新技术新产品,2017(12):10-11.。