变距螺旋桨和定距螺旋桨

一、定距及变距螺旋桨的工作原理

根据桨叶角φ是否可以改变大小,螺旋桨可分为定距和变距的螺旋桨,φ可变的称为变距,不可变的称为定距,桨叶角增大为变大距,变小为变小距.

1.定距

螺旋桨桨距或桨叶安装角是固定的,适合低速的桨叶安装角在高速时候就显得过小,同样,适合高速飞行的桨叶角在低速飞行时显得略大(同学们可理解为不同的飞行速度有不同的最佳最匹配的桨叶角,这里涉及到油耗,阻力等因素,在后续的文章中会提及)

定距螺旋桨在整个飞行过程中不能改变桨叶角φ,在起飞和巡航阶段由于所需要的推力不同(起飞阶段所需要推力更大,巡航阶段需要推力较小,这个知识点较为好理解,就不做过多解释了),

因此定距螺旋桨只能在部分选定的范围内效率最高(即某个桨叶角在某个速度范围内效率是较高的,对应上文提到的不同速度匹配不同桨叶角),但是由于定距构造简单,重量轻,所以在功率很小的轻型飞机应用较为广泛

2.变距

变距,顾名思义对应的就是可以改变距离的螺旋桨(这里的距离指的就是螺旋桨旋转一周所前进的距离,理解不了的同学可自行翻书查看定义) 变距螺旋桨的出现就是为了解决上述定距螺旋桨遗留下来的问题,即螺旋桨高,低速性能的矛盾        

最初螺旋桨设计使用的是双距螺旋桨,高速时使用大距,低速时使用小距(例如起飞爬升阶段),(有过开车经验或者骑山地车经验的同学应该都知道,在爬坡(需要大推力)和在平地上行驶的时候,所需要的档位是不一样的),后来,为了适应更多的飞行速度场景,又逐渐增加桨距的数目.

现代飞机普遍配备恒速螺旋桨调速器.自动调节桨距,并保持恒定转速的装置.飞行员也可通过控制杆距和油门的方法来改变发动机和螺旋桨的转速(顺便提一下,在真实飞行中,油门不直接影响飞行速度,飞机姿态才是影响速度的关键,这个知识点后续文章会相应展开)

二、螺旋桨产生拉力的原因

螺旋桨产生拉力大家可理解为把固定翼的机翼竖起来放,水平的时候向上的推力,竖起来之后就变成向前的推力,从而就带动飞机向前了.(具体参看下图)

三、速度、油门对拉力大小的影响

1.速度

飞行速度增大,使得相对气流方向更加偏离旋转面,因此桨叶总空气动力R也更加偏离桨轴(速度三角形,垂直方向的速度(螺旋桨的转速)不变,飞机前进速度增加导致水平方向速度增加,所以使得合速度改变,而总推力又是垂直总速度的,所以推力方向也改变了)具体看图

2.油门

先记结论,在飞行高度和速度不变的条件下,加大油门,螺旋桨拉力增大 (大家可理解为开车时候加大油门,推力自然就上去了,但是切记,油门和速度绝非一码事)