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1、螺旋槳的空氣動(dòng)力特性2/72介紹螺旋槳性能分析數(shù)據(jù)和螺旋槳的空氣動(dòng)力特性螺旋槳的性能分析數(shù)據(jù)螺旋槳的空氣動(dòng)力特性§5—1螺旋槳的幾何特性和運(yùn)動(dòng)特性現(xiàn)代的螺旋槳主要由槳葉、槳轂及槳葉變距機(jī)構(gòu)等組成，如圖3—5—1所示槳轂是聯(lián)結(jié)槳葉和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的裝置，有的變距螺旋槳槳轂還用來(lái)產(chǎn)生液壓變距力矩。槳葉是用來(lái)產(chǎn)生拉力的部分?，F(xiàn)代飛機(jī)的螺旋槳一般有2—4個(gè)槳葉。槳葉平面形狀有的如同鳥(niǎo)的翅膀(參見(jiàn)圖3—5—2(a)。為了增大拉力和提高螺旋槳效率，槳葉的平面形狀逐漸改善。現(xiàn)在使用較多的螺旋槳，其槳葉平形狀，是中間寬、兩頭窄(如圖3—5—2b)。高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳，其槳葉有矩形或
2、馬刀形(見(jiàn)圖3—5—2c,d)。一.螺旋槳的主要部分和幾何形狀槳葉的切面形狀與翼型相似，前槳面的彎曲度較大，后槳面的彎曲度較小，相當(dāng)于機(jī)翼的上表面和下表面，槳葉的切面形狀又稱(chēng)葉型。槳葉切面的前緣與后緣的連線，叫做槳弦(b)，或叫槳葉寬度：如圖3—5—3所示。槳弦與螺旋槳直徑之比(b／D)，叫槳葉相對(duì)寬度。=+=+二.螺旋槳的運(yùn)動(dòng)飛行中，螺旋槳一面旋轉(zhuǎn)，一面前進(jìn)。其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)與擰螺絲釘?shù)那樾蜗嘞?。槳葉每一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，都是一條螺旋線，見(jiàn)圖3—5—4。（一）槳葉切面的合速度既然螺旋槳是一面旋轉(zhuǎn)，一面前進(jìn)，所以槳葉各切面都具有兩種速度。一是前進(jìn)速度（C），即飛機(jī)的飛行
3、速度；一是因旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的圓周，或稱(chēng)切向速度（U）其大小取決于螺旋槳的轉(zhuǎn)速（n）和各切面離槳軸的距離（r）。轉(zhuǎn)速越大，同一切面的切向速度也越大。轉(zhuǎn)速相同時(shí)，槳葉切面離槳軸越遠(yuǎn)，切向速度也越大，槳葉切面的切向速度，可用下式計(jì)算，即U=2πrn切向速度與前進(jìn)速度所合成的速度，稱(chēng)為槳葉切面的合速度，以表示，我們知道，()，如圖3—5—5所示。槳葉切面的相對(duì)氣流速度，與此合速度的大小相等，方向相反。(二)前進(jìn)比槳葉切面合速度的方向；可用前進(jìn)比(λ)來(lái)表示。前進(jìn)比是飛行速度同螺旋槳的轉(zhuǎn)速與直徑的兩者乘積之比?？捎孟率奖硎尽＆?C∕nD式中C—飛行速度[米／秒]n一螺旋槳轉(zhuǎn)
4、速[轉(zhuǎn)／秒]；D一螺旋槳直徑[米]為什么槳葉切面的合速度方向可用前進(jìn)比來(lái)表示呢?參見(jiàn)圖3—5—5，若合速度與旋轉(zhuǎn)面之間的夾角以表示，則①式中，槳葉切面的切向速度(U)可用下式表示：②將②代入①式,得tgγ=由（3-5-3）式中可見(jiàn)，前進(jìn)比（λ）越大，角也越大，說(shuō)明合速度的方向越偏離旋轉(zhuǎn)面。反之，前進(jìn)比越小，說(shuō)明合速度的方向越接近旋轉(zhuǎn)面。三、槳葉迎角的變化槳葉切面的相對(duì)氣流方向與槳弦方向之間的夾角，稱(chēng)為槳葉角，也以表示。槳葉迎角也就是槳葉切面合速度與槳弦方向之間的夾角，如圖3—5—6所示。槳葉迎角是隨槳葉角、飛行速度和切向速度的改變而變化的。(一)槳葉迎角隨槳葉
5、角的變化；如圖3—5—6所示，當(dāng)切向速度和飛行速度都一定時(shí)，槳葉角增大，槳葉迎角也隨之增大；槳葉角減小，槳葉迎角也隨之減小。（二）槳葉迎角隨飛行速度的變化如圖3—5—7所示，在槳葉角和切向速度均不變的情況下，飛行速度增大。因前進(jìn)比()隨之增大，即合速度方向越偏離旋轉(zhuǎn)面，故槳葉迎角減小。當(dāng)飛行速度增大到某一個(gè)數(shù)值時(shí)，槳葉迎角減小到零(如圖3—5—7c)；若飛行速度繼續(xù)增大，例如飛機(jī)在俯沖時(shí)，槳葉迎角隨之增大；當(dāng)飛行速度為零，如飛機(jī)在地面試車(chē)時(shí)，槳葉迎角就增大到等于槳葉角(如圖3-5-7a)。(三)槳葉迎角隨切向速度的變化在槳葉角和飛行速度不變的情況下，如果轉(zhuǎn)速增
6、加，則切向速度(U=)增大，前進(jìn)比減小；即合速度的方向靠近旋轉(zhuǎn)面，故槳葉迎角增大，參見(jiàn)圖3-5-8。同理，轉(zhuǎn)速減小，則槳葉迎角也隨之減小。(四)槳葉的扭轉(zhuǎn)如果槳葉無(wú)幾何扭轉(zhuǎn)，即各槳葉剖面的槳葉角都相同，那么，由于槳葉各剖面離槳軸的距離遠(yuǎn)近不同，各切向速度都不相等，合速度的方向也就不會(huì)相同，所以各槳葉迎角也不一樣。例如，靠近槳根的槳葉切面，其切向速度較小，槳葉迎角也較小，如圖3-5-9所示。為了使槳葉各切面的迎角相差不致過(guò)大，通常都把槳葉做成扭轉(zhuǎn)的。即從槳根到槳尖，槳葉角逐漸減小，如圖3—5—10所示。對(duì)于扭轉(zhuǎn)的槳葉，是以某一槳葉切面的槳葉角代表整個(gè)槳葉的槳葉角
7、。通常選取位于螺旋槳半徑75％或離槳軸1米處槳葉切面槳葉角來(lái)代表整個(gè)槳葉角。例如安一25飛機(jī)螺旋槳槳葉角，規(guī)定為半徑1米處槳葉切面的槳葉角。通常在此處畫(huà)有黃色的線條作標(biāo)記。§5—2螺旋槳的拉力和旋轉(zhuǎn)阻力力矩一、螺旋槳拉力和旋轉(zhuǎn)阻力力矩的產(chǎn)生如圖3—5—11a、b所示，螺旋槳在旋轉(zhuǎn)中，槳葉與空氣發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，空氣流過(guò)槳葉的前槳面，就象流過(guò)機(jī)翼上表面一樣，流管變細(xì)，流速加快，壓強(qiáng)降低；空氣流過(guò)槳葉的后槳面，就象流過(guò)機(jī)翼下表面一樣，流管變粗，壓強(qiáng)升高。流進(jìn)槳葉前緣，氣流受到阻擋，流速減慢，壓強(qiáng)提高；流進(jìn)槳葉后緣，氣流分離，形成渦流區(qū)，壓強(qiáng)下降。這樣，在槳葉的前后表面
8、和前后緣均形成壓強(qiáng)差。這種壓強(qiáng)和氣流作
