旋槳式流速計簡介

靠槳葉在空氣中旋轉(zhuǎn)將發(fā)動機轉(zhuǎn)動功率轉(zhuǎn)化為推進力或升力的裝置，簡稱螺旋槳。它由多個槳葉和中央的槳轂組成，槳葉好像一扭轉(zhuǎn)的細長機翼安裝在槳轂上,發(fā)動機軸與槳轂相連接并帶動它旋轉(zhuǎn)。中國明代(1368~1644年)民間的玩具"竹蜻蜓"實際上是一種原始的螺旋槳。噴氣發(fā)動機出現(xiàn)以前，所有帶動力的航空器無不以螺旋槳作為產(chǎn)生推動力的裝置。螺旋槳仍用于裝活塞式和渦輪螺旋槳發(fā)動機的亞音速飛機。直升機旋翼和尾槳也是一種螺旋槳。

螺旋槳旋轉(zhuǎn)時，槳葉不斷把大量空氣(推進介質(zhì))向后推去，在槳葉上產(chǎn)生一向前的力，即推進力。一般情況下，螺旋槳除旋轉(zhuǎn)外還有前進速度。如截取一小段槳葉來看，恰像一小段機翼，其相對氣流速度由前進速度和旋轉(zhuǎn)速度合成(圖1 )。槳葉上的氣動力在前進方向的分力構(gòu)成拉力。在旋轉(zhuǎn)面內(nèi)的分量形成阻止螺旋槳旋轉(zhuǎn)的力矩，由發(fā)動機的力矩來平衡。槳葉剖面弦(相當于翼弦)與旋轉(zhuǎn)平面夾角稱槳葉安裝角。螺旋槳旋轉(zhuǎn)一圈，以槳葉安裝角為導引向前推進的距離稱為槳距。實際上槳葉上每一剖面的前進速度都是相同的，但圓周速度則與該剖面距轉(zhuǎn)軸的距離(半徑)成正比，所以各剖面相對氣流與旋轉(zhuǎn)平面的夾角隨著離轉(zhuǎn)軸的距離增大而逐步減小，為了使槳葉每個剖面與相對氣流都保持在有利的迎角范圍內(nèi)，各剖面的安裝角也隨著與轉(zhuǎn)軸的距離增大而減小。這就是每個槳葉都有扭轉(zhuǎn)的原因。

螺旋槳效率 以螺旋槳的輸出功率與輸入功率之比表示。輸出功率為螺旋槳的拉力與飛行速度的乘積。輸入功率為發(fā)動機帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)的功率。在飛機起飛滑跑前，由于前進速度為零，所以螺旋槳效率也是零，發(fā)動機的功率全部用于增加空氣的動能。隨著前進速度的增加，螺旋槳效率不斷增大，速度在200~700公里/時范圍內(nèi)效率較高,飛行速度再增大，由于壓縮效應槳尖出現(xiàn)波阻，效率急劇下降。螺旋槳在飛行中的最高效率可達85%~90%。螺旋槳的直徑比噴氣發(fā)動機的大得多，作為推進介質(zhì)的空氣流量較大，在發(fā)動機功率相同時，螺旋槳后面的空氣速度低,產(chǎn)生的推力較大，這對起飛(需要大推力)非常有利。

螺旋槳有2、3或4個槳葉,一般槳葉數(shù)目越多吸收功率越大。有時在大功率渦輪螺旋槳飛機上還采用一種套軸式螺旋槳，它實際上是兩個反向旋轉(zhuǎn)的螺旋槳，可以抵消反作用扭矩。在發(fā)動機功率低于100千瓦的輕型飛機上，常用雙葉木制螺旋槳。它是用一根拼接的木材兩邊修成扭轉(zhuǎn)的槳葉，中間開孔與發(fā)動機軸相連接。螺旋槳要承受高速旋轉(zhuǎn)時槳葉自身的離心慣性力和氣動載荷。大功率螺旋槳在槳葉根部受到的離心力可達200千牛( 20噸力)。此外還有發(fā)動機和氣動力引起的振動。大功率發(fā)動機一般采用3葉和4葉螺旋槳，并多用鋁合金和鋼來制造槳葉。鋁和鋼制槳葉因材料堅固可以做得薄一些，有利于提高螺旋槳在高速時的效率。70年代以后還用復合材料制造槳葉以減輕重量。

當發(fā)動機空中停車后，螺旋槳會象風車一樣繼續(xù)沿著原來的方向旋轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象， 叫螺旋槳自轉(zhuǎn)。 螺旋槳自轉(zhuǎn)，不是發(fā)動機帶動的，而是被槳葉的迎面氣流"推著"轉(zhuǎn)的。它不但不能 產(chǎn)生拉力，反而增加了飛機的阻力。 從圖1-1-24中看出，螺旋槳發(fā)生自轉(zhuǎn)時，由于形成了較大的負迎角。槳葉的總空 氣動力方向及作用發(fā)生了質(zhì)的變化。它的一個分力(Q)與切向速度(U)的方向相同，成為 推動槳葉自動旋轉(zhuǎn)的動力，迫使槳葉沿原來方向續(xù)繼旋轉(zhuǎn):另一個分力(-P)與速度方向 相反，對飛行起著阻力作用。 一些超輕型飛機的發(fā)動機空中停車后由于飛行速度較小，產(chǎn)生自旋力矩不能克服螺 旋槳的阻旋力矩時螺旋槳不會出現(xiàn)自轉(zhuǎn)。此時，槳葉阻力較大，飛機的升阻比(或稱滑 翔比)將大大降低。

所有現(xiàn)有的各種型別與構(gòu)造的變距螺旋槳可以分為下列兩種基本型別:

1)液壓式變距螺旋槳--應用最廣，其槳葉轉(zhuǎn)動機構(gòu)是由滑油壓力來推動的;

2)電動式變距螺旋槳--其槳葉轉(zhuǎn)動是由電動機帶動的。

滑油的運動或電動機的開動是用離心調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)的。

我們來研究液壓式變距螺旋槳的構(gòu)造，首先耍注意到槳葉及安裝于槳葉上的配重的離心力對于槳葉位置的影響。槳葉元素的離心力方向是沿著連接螺旋槳蔣軸和元素重心的直線，產(chǎn)生一個分力對于槳葉蔣軸的力矩方向是減小其安裝角的。

配重的離心力有一個分力，其力矩方向是加大安裝角的。大多數(shù)液壓螺旋槳的套筒是單向作用的，即槳葉在滑油壓力的作用下向一邊旋轉(zhuǎn)，而螺旋槳旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力使槳葉向另一邊旋轉(zhuǎn)。

此時，可能有兩種變相的單向作用型式:正向式和反向式。正向式是在滑油壓力的作用下變小距，而在配重的離心力作用下變大距;反向式是在槳葉離心力作用下變小距，而在滑油燃力作用下變大距。后一種情況不用配重。

電動式變距螺旋槳已如前述，是由電動機通過傳動比很小(1:7000或1:12000)的減速器來轉(zhuǎn)動螺旋槳的。電動機是可逆的，即能向兩邊旋轉(zhuǎn)。從一個旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換到另一個力向是由離心調(diào)節(jié)器來控制的。