空气螺旋桨

空气螺旋桨又称“螺旋桨”，“螺桨”指的是通过叶片在空中旋转产生推进力的装置。由几个叶片和一个中心轮毂组成。当螺旋桨被发动机的输出轴带动旋转时，叶片的斜面将空气推回，使叶片得到反作用力，即推进力。驱动螺旋桨的动力装置有两种航空活塞发动机和涡桨发动机。按叶片数分为双叶、三叶、四叶桨等等；根据叶片角度是否可以改变，分为定距桨、半变距桨（地面调整桨叶角）和变距桨（空中调整桨叶角）根据与发动机的配置关系，分为拉进式（位于发动机前）和推进式（位于发动机后）一般不适合高速飞机（时速800公里/h以上），但在低、在亚音速范围内，它的效率超过喷气式发动机。广泛应用于支线飞机和通用航空飞机。

通过在空中旋转叶片将发动机的旋转动力转化为推进力或升力的装置，简称螺旋桨。它由多个叶片和一个中心轮毂组成叶片像扭曲的细长机翼一样安装在轮毂上，发动机轴与轮毂连接并带动其旋转。中国明代（1368 ~ 1644）民间的玩具“竹蜻蜓”实际上是一个原始的推进器。在喷气发动机出现之前，所有有动力的飞机都使用螺旋桨作为产生推进力的装置。螺旋桨仍然用于亚音速飞机的活塞和涡轮螺旋桨发动机。直升机旋翼和尾桨也是螺旋桨。 www.qwbaike.cn

当螺旋桨旋转时，叶片不断地放出大量空气（推进介质）向后推在叶片上产生一个向前的力，也就是推进力。一般来说，螺旋桨除了旋转还有前进速度。如果我们切掉一个小叶片，就像一个小翅膀，它的相对气流速度是由前进速度和旋转速度合成的。叶片上向前方向的气动力分量构成拉力。旋转平面内的分量形成一个阻止螺旋桨旋转的扭矩，这个扭矩被发动机的扭矩平衡。桨叶剖面弦(相当于翼弦)与旋转平面的夹角称为叶片安装角。螺旋桨旋转一周，以叶片安装角为导向前进的距离称为螺距。其实叶片上每个截面的前进速度都是一样的，只是圆周速度和截面到转轴的距离一样（半径）成正比，各段相对气流与旋转平面的夹角随着离旋转轴距离的增加而逐渐减小为了使叶片各段和相对气流保持在有利的攻角范围内，各段的安装角度也随着离转轴距离的增加而减小。这就是为什么每个刀片都有一个扭曲。 www.qwbaike.cn

螺旋桨有2、3或4个刀片通常，叶片数量越多，吸收的功率越大。大功率涡桨飞机有时会使用套筒螺旋桨，实际上是两个螺旋桨反方向旋转，可以抵消反扭矩。双叶木桨常用于发动机功率小于100 kW的轻型飞机。它是一个双面由木头拼接而成的扭曲桨，中间的孔与发动机轴相连。螺旋桨在高速旋转时要承受离心惯性力和叶片本身的气动载荷。大功率螺旋桨叶根离心力可达200 kn( 20吨力)此外，还有发动机和空气动力引起的振动。大功率发动机一般采用3叶和4叶螺旋桨，叶片采用铝合金和钢。铝和钢叶片由于材料坚固，可以做得更薄，有利于提高螺旋桨高速时的效率。20世纪70年代后，复合材料被用来制造叶片以减轻重量。

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固定螺距和可变螺距螺旋桨

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螺旋桨分为定（桨）螺距和变螺距螺旋桨可以分为两类

①定距螺旋桨：木制螺旋桨一般都是固定距离的。它的桨距（或桨叶安装角）是固定的。高速飞行时适合低速的叶片安装角度太小；同样，适合高速飞行的安装角度在低速时过大。所以定距桨只在选定的速度范围内效率高，其他状态下效率低。定距螺旋桨结构简单，重量轻，广泛应用于小功率的轻型飞机和超轻型飞机。 www.qwbaike.cn

②变距螺旋桨：为了知道螺旋桨的高度、低速性能的矛盾导致了飞行中变桨距螺旋桨的出现。螺旋桨变距机构（右图a）由水力或电力驱动的（右图b）起初，使用双螺距螺旋桨。高速时距离远，低速时距离远（如起飞、爬升状态）使用低俯仰，然后逐渐增加俯仰数，以适应更多的飞行条件。最完美的变距螺旋桨是带有调速器的恒速螺旋桨。速度调节器实际上是一个自动螺距调节器、保持恒定转速的装置。驾驶员可以通过控制调节器和油门来改变发动机和螺旋桨的转速，一方面调节螺旋桨的张力，同时使螺旋桨处于最佳工作状态。在多引擎飞机上，当一个引擎无法停止时，螺旋桨在迎面气流的作用下像风车一样旋转，一方面增加了飞行阻力，造成很大的力矩，另一方面可能会进一步损坏引擎。正因如此，变距螺旋桨也能自动跟随螺旋桨，即叶片转向气流方向使螺旋桨静止，以减少阻力。变距螺旋桨还可以减小螺距，产生负张力以增加阻力，缩短降落距离。这种状态被称为反螺旋桨。 www.qwbaike.cn

风扇螺旋桨

为了提高亚音速民用飞机的经济性，降低飞机的燃油消耗，美国在20世纪70年代末开始研究一种叫做风扇螺旋桨的多叶螺旋桨。它有8 ~ 10个弯叶片，叶片薄，直径小。弯刀可以做成后掠翼的形状（见后掠翼飞机）薄叶片的作用有利于提高螺旋桨的速度。适用于较高的飞行马赫数(M=0.8)由于叶片较多，螺旋桨单位推进面积吸收的功率可提高到300千瓦/米2(一般螺旋桨80 ~ 120kW/米2) www.qwbaike.cn