螺旋槳推力

工作原理

螺旋槳推進時，由於槳葉材料的對槳尖載荷的限制，槳尖速度一般限制在當地音速以下。

螺旋槳的幾何因素：翼型剖面、展長、扭轉角、槳距。

螺旋槳的翼型剖面和展長在很大程度上決定了螺旋槳的推力，產生推力對應所需的扭轉力矩（來自發動機）。對於螺旋槳背風面被排出的流動結構（下洗氣流-直升機，滑流-螺旋槳推進器），可以看作是每一小段螺旋槳翼型前飛所產生下洗氣流的綜合效果。

直徑(D)：影響螺旋槳性能重要參數之一。一般情況下，直徑增大拉力隨之增大，效率隨之提高。所以在結構允許的情況下儘量選直徑較大的螺旋槳。此外還要考慮螺旋槳槳尖氣流速度不應過大(<0.7音速)，否則可能出現激波,導致效率降低。

槳葉數目(B)：可以認為螺旋槳的拉力係數和功率係數與槳葉數目成正比。超輕型飛機一般採用結構簡單的雙葉槳。只是在螺旋槳直徑受到限制時,採用增加槳葉數目的方法使螺旋槳與發動機獲得良好的配合。

實度(σ)：槳葉面積與螺旋槳旋轉面積(πR²)的比值。它的影響與槳葉數目的影響相似。隨實度增加拉力係數和功率係數增大。

槳葉角(β)：槳葉角隨半徑變化,其變化規律是影響槳工作性能最主要的因素。習慣上以70%直徑處槳葉角值為該槳槳葉角的名稱值。

螺距：它是槳葉角的另一種表示方法。

幾何螺距(H)：槳葉剖面迎角為零時，槳葉旋轉一周所前進的距離。它反映了槳葉角的大小，更直接指出螺旋槳的工作特性。槳葉各剖面的幾何螺矩可能是不相等的。習慣上以70%直徑處的幾何螺矩做名稱值。國外可按照直徑和螺距訂購螺旋槳。如64/34,表示該槳直徑為60英寸，幾何螺矩為34英寸。

實際螺距(Hg)：槳葉旋轉一周飛機所前進的距離。可用Hg=v/n計算螺旋槳的實際螺矩值。可按H=1.1～1.3Hg粗略估計該機所用螺旋槳幾何螺矩的數值。

理論螺矩(HT)：設計螺旋槳時必須考慮空氣流過螺旋槳時速度增加，流過螺旋槳旋轉平面的氣流速度大于飛行速度。因而螺旋槳相對空氣而言所前進的距離一理論螺矩將大於實際螺矩。

如果假設螺旋槳排出流體的速度較慢，對周圍介質的整體影響可以忽略，那么可以從動量角度推算螺旋槳推力：

推進功率P=FV=通道面積*空氣密度*流速^3；
推力F=通道面積*空氣密度*流速^2；
　　很明顯，如果試圖增加力，又不增加功率，可採用的方法應該是去增大這個通道的面積（以降低氣流速度），也就是螺旋槳之類的直徑。

事實上，工業中的螺旋槳尺度都很大，螺旋槳推進速度或尾流速度產生的壓力變化足以引起周圍環境流體的大尺度流動，螺旋槳上游氣體有抽吸作用，對下游有吹除作用，壓差阻力和排出尾流得速度變慢，不可避免的引起推進力下降。這一偏差可以使用一些經驗數據來進行修正：

推力F=Cn*通道面積*空氣密度*流速^2；

不同類型螺旋槳的推力係數：

Cn=0.8；某運輸機螺旋槳