地面培訓(xùn)部匯報材料

螺旋槳的空氣動力

第三章

螺旋槳的拉力是活塞式飛機(jī)和渦輪螺旋槳飛機(jī)前進(jìn)的動力。螺旋槳運(yùn)作好壞直接影響拉力大小，而拉力大小又關(guān)系到飛機(jī)的飛行性能。本章著重分析螺旋槳空氣動力的產(chǎn)生及其變化規(guī)律，介紹螺旋槳的功率、效率及負(fù)拉力、副作用等問題。

本章主要內(nèi)容3.1螺旋槳的拉力和旋轉(zhuǎn)阻力3.2螺旋槳拉力在飛行中的變化3.3螺旋槳的有效功率和效率3.4螺旋槳的副作用

3.1螺旋槳的拉力和旋轉(zhuǎn)阻力

3.1.1螺旋槳簡介槳葉槳轂變距機(jī)構(gòu)槳尖槳根后緣前緣螺旋槳的組成螺旋槳的組成

槳葉平面形狀槳葉的平面形狀很多，使用較多的有三種：（A）橢圓形槳葉（B）矩形槳葉（C）馬刀形槳葉

③槳葉的剖面形狀

Rr螺旋槳直徑D螺旋槳半徑R剖面半徑

r相對半徑r/R槳弦b④槳葉基本參數(shù)

④槳葉基本參數(shù)螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面、槳葉角。槳葉角④槳葉基本參數(shù)

⑤定距螺旋槳與變距螺旋槳槳葉角增大叫變高距或變大距。槳葉角減小叫變低距或變小距?，F(xiàn)代飛機(jī)普遍使用自動變距螺旋槳。槳葉角不能改變的螺旋槳叫定距螺旋槳。槳葉角能夠改變的螺旋槳叫變距螺旋槳。

TB200螺旋槳外觀

Seminole螺旋槳外觀

飛行中，螺旋槳是一面旋轉(zhuǎn)一面前進(jìn)的。3.1.2螺旋槳的運(yùn)動螺旋槳剖面具有兩個速度：一個是前進(jìn)速度v,一個是圓周速度（切向速度）u。槳葉切面某一點(diǎn)的運(yùn)動槳葉切面的合速度和相對氣流。(入流)旋轉(zhuǎn)面入流角槳葉迎角

相對進(jìn)距λ相對進(jìn)距λ反映了入流角γ的大小,即入流(相對氣流)方向偏離旋轉(zhuǎn)面的程度,相對進(jìn)距越大,說明入流方向偏離旋轉(zhuǎn)面越多。入流角槳葉迎角槳葉角

(1)槳葉迎角隨漿葉角的變化在飛行速度和轉(zhuǎn)速一定時，槳葉角增大，槳葉迎角增大。(2)槳葉迎角隨飛行速度的變化在槳葉角和轉(zhuǎn)速一定時，速度增大，槳葉迎角減小。

(3)槳葉迎角隨轉(zhuǎn)速的變化在槳葉角和飛行速度一定時，轉(zhuǎn)速增大，槳葉迎角增大。α②槳葉迎角：漿葉剖面相對氣流方向與槳弦之間的夾角

③螺旋槳的幾何扭轉(zhuǎn)螺旋槳幾何扭轉(zhuǎn)的目的，是為了保持螺旋槳槳葉各剖面的槳葉迎角基本相等。

相對氣流流過槳葉切面形成前后槳面壓力差產(chǎn)生拉力P與槳軸方向一致前槳面AVP后槳面AVPRPQ3.1.3螺旋槳拉力和旋轉(zhuǎn)阻力的產(chǎn)生總空氣動力R旋轉(zhuǎn)阻力Ｑ與槳軸方向垂直（在旋轉(zhuǎn)面內(nèi)）（α不大時認(rèn)為拉力方向與飛機(jī)速度方向一致）

旋轉(zhuǎn)阻力矩螺旋槳各槳葉旋轉(zhuǎn)阻力的作用點(diǎn)離槳軸有一段距離，其方向與槳葉的旋轉(zhuǎn)方向相反，故形成阻礙螺旋槳旋轉(zhuǎn)的力矩M阻。旋轉(zhuǎn)阻力矩M阻通常由發(fā)動機(jī)輸出的旋轉(zhuǎn)力矩M扭來平衡。M阻>M扭，螺旋槳轉(zhuǎn)速將會降低M阻<M扭，螺旋槳轉(zhuǎn)速將會增加M阻=M扭，螺旋槳轉(zhuǎn)速不變

本章主要內(nèi)容3.1螺旋槳的拉力和旋轉(zhuǎn)阻力3.2螺旋槳拉力在飛行中的變化3.3螺旋槳的有效功率和效率3.4螺旋槳的副作用

3.2螺旋槳拉力在飛行中的變化變距機(jī)構(gòu)

螺旋槳的拉力是總空氣動力的一個分力，拉力的大小不僅取決于總空氣動力的大小，還取決于總空氣動力的方向?？偪諝鈩恿Υ笮】偪諝鈩恿Ψ较驑~迎角α槳葉切面合速度w合速度的方向性質(zhì)角θ拉力大小3.2螺旋槳拉力在飛行中的變化

變距：槳葉角的變化

功率小的活塞式輕型飛機(jī),主要靠槳葉的空氣動力和配重的慣性離心力來改變槳葉角。

空氣動力力矩使槳葉變低距配重的慣性離心力距使槳葉變高距

槳葉角減小叫變（?。┑途鄻~角增大叫變（大）高距3.2.1螺旋槳的變距功率大的活塞式發(fā)動機(jī)飛機(jī)，設(shè)有專門的變距機(jī)構(gòu)—調(diào)速器。它靠液壓或電動力來改變槳葉角。

變距機(jī)構(gòu)的分類

人工變距機(jī)構(gòu)，以變距桿為代表自動變距機(jī)構(gòu)，以調(diào)速器為代表變距的目的人工變距，通過前推或后拉變距桿，改變槳葉角、槳葉迎角、旋轉(zhuǎn)阻力的大小，從而調(diào)整轉(zhuǎn)速快慢。自動變距，通過調(diào)速器自動調(diào)整槳葉角的大小，保持轉(zhuǎn)速恒定不變。

螺旋槳的變距力矩槳葉慣性離心力——變小距配重離心力矩——變大距

螺旋槳的變距力矩空氣動力矩——若不通過槳葉轉(zhuǎn)軸——變小距或大距（看具體構(gòu)造）

變距情形利用滑油壓力作用在專用的變距活塞上，推動活塞使螺旋槳變距

3.2.2螺旋槳拉力隨飛行速度的變化飛行速度增大，使得相對氣流方向越發(fā)偏離旋轉(zhuǎn)面，因此槳葉總空氣動力R的方向也更加偏離槳軸。3.2.2螺旋槳拉力隨飛行速度的變化

螺旋槳飛機(jī)拉力隨速度變化曲線螺旋槳拉力隨速度的增大而逐步減小。

3.2.3螺旋槳拉力隨油門位置的變化油門增加，螺旋槳轉(zhuǎn)速增大。調(diào)速器為了保持轉(zhuǎn)速，自動增大槳葉角，使槳葉迎角增大。因此槳葉總空氣動力R增大。

螺旋槳飛機(jī)不同油門位置下的拉力曲線螺旋槳的拉力隨油門的增大而增大。

3.2.4螺旋槳拉力隨飛行高度的變化對于安裝自然吸氣式活塞發(fā)動機(jī)的螺旋槳的拉力隨高度的增大而減小。

活塞發(fā)動機(jī)進(jìn)氣過程（增壓式發(fā)動機(jī)）油門桿后拉，節(jié)氣門關(guān)小，進(jìn)氣量減小油門桿前推，節(jié)氣門開大，進(jìn)氣量增加

增壓式發(fā)動機(jī)

伊爾—14飛機(jī)單臺發(fā)動機(jī)在不同高度的拉力曲線在額定高度以下在額定高度以上HHPP

螺旋槳的拉力隨溫度的增加而減小。3.2.5螺旋槳拉力隨氣溫的變化產(chǎn)生負(fù)拉力的幾種情況：飛行速度過大，油門比較小。飛行速度不太大而油門過小。發(fā)動機(jī)空中停車,產(chǎn)生負(fù)拉力。3.2.6螺旋槳的負(fù)拉力產(chǎn)生負(fù)拉力其根本原因是槳葉角是負(fù)迎角

空中停車后螺旋槳的自轉(zhuǎn)（風(fēng)車狀態(tài)）相對氣流飛行阻力總空氣動力旋轉(zhuǎn)力空中停車后螺旋槳的自轉(zhuǎn)（風(fēng)車狀態(tài)）

順槳完成

發(fā)動機(jī)停車后，應(yīng)立即順槳，消除負(fù)拉力，如果沒有順槳裝置，應(yīng)變大距（變距桿拉到最后）減小負(fù)拉力。

順槳的目的是將槳葉角增大到90度左右，槳葉幾乎與飛行速度方向相平行，從而避免發(fā)動機(jī)的磨損，消除負(fù)拉力，減小阻力。相對氣流槳弦旋轉(zhuǎn)面

本章主要內(nèi)容3.1螺旋槳的拉力和旋轉(zhuǎn)阻力3.2螺旋槳拉力在飛行中的變化3.3螺旋槳的有效功率和效率3.4螺旋槳的副作用

3.3螺旋槳的有效功率和效率螺旋槳有效功率是影響螺旋槳飛機(jī)飛行性能好壞的因素之一。螺旋槳效率則是衡量螺旋槳性能好壞的重要標(biāo)志。因此，飛行員對什么是螺旋槳有效功率和效率、以及如何獲得好的螺旋槳有效功率和效率應(yīng)該有所了解。

3.3.1螺旋槳的有效功率螺旋槳產(chǎn)生拉力，拉著飛機(jī)前進(jìn)，對飛機(jī)做功。每秒鐘內(nèi)螺旋槳對飛機(jī)所做的功的多少就是螺旋槳的有效功率。螺旋槳的有效功率取決于拉力和飛行速度，拉力和飛行速度改變，螺旋槳的有效功率也將改變。拉力P又取決于V、H、T、和油門位置—

螺旋槳拉力（kgf千克力）—

飛行速度(m/s)—

螺旋槳的有效功率（馬力）N槳PV*(國際單位制)

螺旋槳的有效功率隨飛行速度的變化小于某一飛行速度時，螺旋槳有效功率隨速度增大而增大。大于某一飛行速度時，螺旋槳有效功率隨速度增大而減小。

螺旋槳的有效功率隨不同油門位置的變化飛行高度和轉(zhuǎn)速均不變的情況下，油門位置越大，發(fā)動機(jī)有效功率越大，螺旋槳有效功率隨之增大。

注：吸氣式發(fā)動機(jī)與增壓式發(fā)動機(jī)的工作原理不同，受高度變化的影響也有不同。螺旋槳的有效功率隨不同高度的變化對于吸氣式發(fā)動機(jī)增壓式發(fā)動機(jī)額定高度以下額定高度以上HN槳HHN槳N槳

獲得螺旋槳最大有效功率的方法對于活塞式螺旋槳飛機(jī)，當(dāng)高度和飛行速度一定的情況下，要想使螺旋槳有效功率盡可能大，在加油門的同時應(yīng)當(dāng)前推變距桿增大轉(zhuǎn)速。

3.3.2螺旋槳的效率螺旋槳的有效功率與發(fā)動機(jī)的有效功率之比，定義為螺旋槳的效率η螺旋槳的效率的高低表明了螺旋槳性能的好壞。螺旋槳的效率高，表明發(fā)動機(jī)的有效功率損失少，螺旋槳的性能好。

螺旋槳的效率η與相對進(jìn)距λ的關(guān)系在固定槳葉角的情況下，螺旋槳的效率在某一固定相對進(jìn)距下達(dá)到最大。ηλ主要隨（相對進(jìn)距）和（槳葉角）變化φ螺旋槳效率曲線相對進(jìn)距（前進(jìn)比）ληλ有利

螺旋槳的效率η與槳葉角φ的關(guān)系不同槳葉角的螺旋槳效率曲線

活塞式變距螺旋槳飛機(jī)，在使用額定轉(zhuǎn)速和額定油門做大速度平飛時，螺旋槳效率最高。獲得螺旋槳最大效率的方法在飛行速度減小時，收小油門、減小進(jìn)氣壓力、后拉變距桿減小轉(zhuǎn)速，以保持螺旋槳效率。在飛行速度增大時，加大油門、增大進(jìn)氣壓力、前推變距桿增大轉(zhuǎn)速，以保持螺旋槳效率。

本章主要內(nèi)容3.1螺旋槳的拉力和旋轉(zhuǎn)阻力3.2螺旋槳拉力在飛行中的變化3.3螺旋槳的有效功率和效率3.4螺旋槳的副作用

3.4螺旋槳的副作用螺旋槳在工作中，一方面產(chǎn)生拉力，提供飛機(jī)的前進(jìn)動力；另一方面還會產(chǎn)生一些對飛行不利的副作用。進(jìn)動反作用力矩滑流扭轉(zhuǎn)作用④螺旋槳因素

3.4.1螺旋槳的進(jìn)動機(jī)頭改變時，螺旋槳軸除了依操縱力矩外，槳軸還要繞另一個軸轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象稱螺旋槳的進(jìn)動。螺旋槳的進(jìn)動方向示意左手定則右手定則

3.4.2螺旋槳的反作用力矩左轉(zhuǎn)螺旋槳——右滾力矩右轉(zhuǎn)螺旋槳——左滾力矩螺旋槳轉(zhuǎn)動方向反作用力矩方向牛頓第三運(yùn)動定律

在空中飛行時，反作用力矩有使飛機(jī)帶坡度的趨勢。加油門，槳葉空氣動力增大，反作用力矩隨之增大。減油門，槳葉空氣動力減小，反作用力矩隨之減小。反作用力矩對空中飛行的影響

反作用力矩對地面滑跑的影響在地面滑跑時，反作用力矩的作用使左右兩側(cè)機(jī)輪對地面的壓力不均，受到的摩擦阻力不同，使得機(jī)頭向一側(cè)偏轉(zhuǎn)。反作用力矩N左N右偏轉(zhuǎn)力矩F左F右

受螺旋槳作用，向后加速和扭轉(zhuǎn)的氣流叫螺旋槳滑流。3.4.3螺旋槳的滑流扭轉(zhuǎn)作用

C—130的螺旋槳滑流

螺旋槳滑流對飛機(jī)的扭轉(zhuǎn)作用機(jī)身和垂尾產(chǎn)生向左的側(cè)力右偏力矩初教六左旋上層：自右向左流動下層：自左向右扭轉(zhuǎn)（主要受油門大小的影響）左轉(zhuǎn)螺旋槳（加油門，右偏力矩）

DA-40右旋—左偏力矩