螺旋槳片條理論（Standard Strip Analysis）又稱為渦流理論是在儒可夫斯基螺旋槳渦流理論基礎上，將普朗特有限翼展理論套用於螺旋槳渦流模型中提出的螺旋槳特性計算理論。根據有限翼展理論，一個產生升力的有限翼展機翼，當前方來流繞過機翼時將改變方向，引起氣流下洗，下洗角取決於機翼升力大小、機翼截面尾跡沿的切線方向和機翼展長。
在無限翼展情況下，機翼擾流無下洗角，機翼擾流僅取決於葉型剖面形狀。下洗角的產生會使螺旋槳葉素相對氣流攻角減小，在後面的螺旋槳特性計算中此下洗角稱為干涉角 。葉素分析法就是在某半徑 處剖開螺旋槳槳葉，取出徑向一段微元段 ，利用翼型升阻特性數據對此微元進行受力分析。
基本介紹
- 中文名：螺旋槳片條理論
- 外文名：Standard Strip Analysis
- 類型：理論
- 用途：航空
理論簡介,詳細內容,理論發展,套用實例,
理論簡介
由於在航空渦槳發動機控制系統仿真實驗過程中，需要建立實時計
螺旋槳片條理論
螺旋槳片條理論算的航空螺旋槳模型，一般使用的計算流體力學CFD方法是無法完成計算的，但是又無法避免螺旋槳建模，所以就會使用螺旋槳片條理論進行實時模型的建立，簡化螺旋槳模型計算過程，提高實時仿真效率，並通過實驗數據進行仿真驗證。片條葉素的示意圖如右圖所示。圖中葉素段被單獨示出，c標示葉素厚度，b標示葉素弦長，葉素的本質是一段機翼翼型。葉素具有翼型的升力係數、阻力係數，通過對翼型的升力和阻力的計算，可以得到葉素的整體受力，最後積分整個螺旋槳的受力情況。
詳細內容
螺旋槳片條理論的關鍵是將螺旋槳葉片半徑剖開（即所謂葉素，構成葉片的片段形狀要素）後對葉片的氣動特性進行分析，得到截面的力學量變化，如右圖所示。
螺旋槳片條理論
螺旋槳片條理論圖中β角就是氣流下洗干涉角度，圖中標示的螺旋槳運行狀態時最常用的螺旋槳前進狀態，其他的螺旋槳工作狀態有：靜拉力狀態，零拉力狀態，制動狀態，自轉狀態，風車狀態，全部的工作狀態一共六種。
圖中
V0 ——螺旋槳來流空速
α ——葉片實際攻角
β ——葉片的下洗角（Airflow downwash）
dLp ——葉片葉素的升力（通過升力係數得到）
dDp ——葉片葉素的阻力（通過阻力係數得到）
dFp ——葉素的扭矩方向力分量
dT' ——葉素的前進推力方向力分量
dRp ——葉素受力的合力
φ ——干涉角β和空氣角度φ0角度和
φ0 ——actg(V0/2nπr)
2nπr ——螺旋槳轉速旋轉分量
v ——干涉角度的氣流速度和向量
va ——干涉角度的氣流速度軸向分量
vt ——干涉角度的氣流速度周向分量
θ ——螺旋槳槳葉角度
螺旋槳片條理論計算的最關鍵步驟是計算干涉角度β，計算的根本是求解一個非線性方程f(β)=0
理論發展
螺旋槳理論經歷了如下的發展歷程：
1、 基於力學原得出的螺旋槳起動理論（19世紀及以前）
僅僅實現了功率和拉力與螺旋槳在氣流中所起速度建立的聯繫，而不能把槳葉尺寸和幾何關係與其在空氣中所激起的速度聯繫起來，所以這些理論沒有設計上的意義。
2、螺旋槳葉素理論（1878年，W.Froud）
把螺旋槳槳葉當做螺旋槳的機翼建立的理論，這種理論也成為孤立槳葉理論（螺旋槳葉素理論）。同樣的這種理論也不能用來設計螺旋槳，僅僅給出某些聯繫。
3、動量和葉素理論的聯合理論（19世紀）
這樣的理論可以對螺旋槳的幾何尺寸進行指導性的修正，從而可以指導螺旋槳葉片的設計工作。
4、 螺旋槳渦流理論（20世紀）
茹科夫斯基渦流理論和普朗特的有限翼展理論綜合理論，也就是片條理論，更進一步得到了幾何特性和氣動特性之間的關係，在螺旋槳氣動設計中得到了廣泛套用，並可以套用於數值模擬。
5、螺旋槳數值模擬設計階段（20世紀末）
納維斯托克斯方程（N-S方程）數值計算，優點是結果精確可信，缺點是不可實時計算。
套用實例
可以通過如下步驟使用螺旋槳片條理論計算螺旋槳力學參數。
1、查找資料得到需要建立數學模型螺旋槳的葉型，葉型的全部數據可查找相應葉片類型的數據，從而獲取升力係數、阻力係數，通過這些數據得到螺旋槳的風洞曲線。
2、通過這些曲線，帶入到f(β)=0中，求解得到干涉氣流角。
3、根據干涉氣流角度會進而通過公式演算得到全部的螺旋槳計算數據。計算時間不會長於0.01s。
