組合螺旋槳應(yīng)用意義

螺旋槳分為定(槳)距和變距螺旋槳兩大類。

木制螺旋槳一般都是定距的。它的槳距(或槳葉安裝角)是固定的。 適合低速的槳葉安裝角在高速飛行時就顯得過小;同樣，適合高速飛行的安裝角在低速時又嫌大。所以定距螺旋槳只在選定的速度范圍內(nèi)效率較高，在其他狀態(tài)下效率較低。定距螺旋槳構(gòu)造簡單，重量輕，在功率很小的輕型飛機和超輕型飛機上得到廣泛應(yīng)用。

為了解決定距螺旋槳高、低速性能的矛盾，遂出現(xiàn)了飛行中可變槳距的螺旋槳。螺旋槳變距機構(gòu)(圖2a)由液壓或電力驅(qū)動(圖2b)。最初使用的是雙距螺旋槳。高速時用高距，低速(如起飛、爬升狀態(tài))時用低距，以后又逐步增加槳距的數(shù)目，以適應(yīng)更多的飛行狀態(tài)。最完善的變距螺旋槳是帶有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的恒速螺旋槳。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器實際上是一個能自動調(diào)節(jié)槳距、保持恒定轉(zhuǎn)速的裝置。駕駛員可以通過控制調(diào)節(jié)器和油門的方法改變發(fā)動機和螺旋槳的轉(zhuǎn)速，一方面調(diào)節(jié)螺旋槳的拉力，同時使螺旋槳處于最佳工作狀態(tài)。在多發(fā)動機飛機上，當(dāng)一臺發(fā)動機發(fā)生故障停車時，螺旋槳在迎面氣流作用下像風(fēng)車一樣轉(zhuǎn)動,一方面增加飛行阻力，造成很大的不平衡力矩，另外也可能進一步損壞發(fā)動機。為此變距螺旋槳還可自動順槳， 即槳葉轉(zhuǎn)到基本順氣流方向而使螺旋槳靜止不動，以減小阻力。變距螺旋槳還能減小槳距，產(chǎn)生負拉力，以增加阻力，縮短著陸滑跑距離。這個狀態(tài)稱為反槳。

為了提高亞音速民用機的經(jīng)濟性和降低飛機的油耗，70年代后期美國開始研究一種多槳葉螺旋槳，稱為風(fēng)扇螺旋槳(圖3)。它有8~10片彎刀狀槳葉，葉片薄，直徑小。彎刀形狀能起相當(dāng)于后掠翼(見后掠翼飛機)的作用，薄葉片有利于提高螺旋槳的轉(zhuǎn)速。它適用于更高的飛行馬赫數(shù)(M=0.8)。由于葉片較多,螺旋槳單位推進面積吸收的功率可提高到300千瓦/米2(一般螺旋槳為80~120千瓦/米2)。

從空氣力學(xué)知道，采用變距螺旋槳顯著地提高了螺旋槳的效率，因而改進了發(fā)動機功率的利用程度和飛機的飛行性能(速度、航程、升限、起飛滑跑、爬升攀等等)。變距即改變槳葉剖面的安裝角，其目的在于使截面具有最有利的攻角。

同時，由于螺旋槳的槳轉(zhuǎn)阻力因剖面攻角的減小而減小，螺旋槳的槳數(shù)就增加:當(dāng)速度增加時，螺旋槳變"輕"而發(fā)動機就產(chǎn)生不良的"飛槳"。相似的推理可以表明，在速度減低時為了防止槳數(shù)下降，必須減小槳葉剖面的安裝角。在現(xiàn)代變距螺旋槳的自動機構(gòu)中，安裝角是這樣改變的:使螺旋槳的槳數(shù)保持一定。

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(yīng)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。