螺旋桨的空气动力

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1、飞行原理飞行原理/CAFUC螺旋桨的空气动力螺旋桨的空气动力第三章第三章第三章第三章 第第 页页2 螺旋桨的拉力是活塞式飞机和涡轮螺旋桨飞机前进的螺旋桨的拉力是活塞式飞机和涡轮螺旋桨飞机前进的动力。螺旋桨运作好坏直接影响拉力大小，而拉力大小又动力。螺旋桨运作好坏直接影响拉力大小，而拉力大小又关系到飞机的飞行性能。关系到飞机的飞行性能。 本章着重分析螺旋桨空气动力的产生及其变化规律，本章着重分析螺旋桨空气动力的产生及其变化规律，介绍螺旋桨的功率、效率及负拉力、副作用等问题。介绍螺旋桨的功率、效率及负拉力、副作用等问题。第三章第三章 第第 页页3本章主要内容本章主要内容3.1 螺旋桨的拉力和旋转阻

2、力螺旋桨的拉力和旋转阻力3.2 螺旋桨拉力在飞行中的变化螺旋桨拉力在飞行中的变化3.3 螺旋桨的有效功率和效率螺旋桨的有效功率和效率3.4 螺旋桨的副作用螺旋桨的副作用飞行原理飞行原理/CAFUC飞行原理飞行原理/CAFUC3.1 螺旋桨的拉力和旋转阻力螺旋桨的拉力和旋转阻力第三章第三章 第第 页页53.1.1 螺旋桨简介螺旋桨简介桨叶桨叶桨毂桨毂变距机构变距机构桨尖桨尖桨根桨根后缘后缘前缘前缘 螺旋桨的组成螺旋桨的组成第三章第三章 第第 页页6 桨叶平面形状桨叶平面形状 桨叶的平面形状很多，桨叶的平面形状很多，使用较多的有三种：使用较多的有三种：第三章第三章 第第 页页7Rr螺旋桨直径螺旋桨

3、直径 D 桨叶基本参数桨叶基本参数螺旋桨半径螺旋桨半径 R剖面半径剖面半径 r相对半径相对半径 r/R桨弦桨弦 b第三章第三章 第第 页页8桨弦桨弦相对气相对气流流旋转面旋转面桨叶角桨叶角 ：桨弦和旋转面之间的夹角：桨弦和旋转面之间的夹角桨叶迎角桨叶迎角 ：桨弦和入流（即相对气流）之间的夹角：桨弦和入流（即相对气流）之间的夹角入流角入流角 ：入流和旋转面之间的夹角：入流和旋转面之间的夹角 桨叶基本参数桨叶基本参数第三章第三章 第第 页页9 定距螺旋桨与变距螺旋桨定距螺旋桨与变距螺旋桨桨叶角增大叫变高距或变大距。桨叶角增大叫变高距或变大距。桨叶角减小叫变低距或变小距。桨叶角减小叫变低距或变小距。

4、现代飞机普遍使用自动变距螺旋桨。现代飞机普遍使用自动变距螺旋桨。桨叶角不能改变的螺旋桨叫定距螺旋桨。桨叶角不能改变的螺旋桨叫定距螺旋桨。桨叶角能够改变的螺旋桨叫变距螺旋桨。桨叶角能够改变的螺旋桨叫变距螺旋桨。第三章第三章 第第 页页10TB200螺旋桨外观螺旋桨外观第三章第三章 第第 页页11Seminole 螺旋桨外观螺旋桨外观第三章第三章 第第 页页12 飞行中，螺旋桨是一面旋转一面前进的。螺飞行中，螺旋桨是一面旋转一面前进的。螺旋桨剖面具有两个速度：一个是前进速度旋桨剖面具有两个速度：一个是前进速度v,v,一个一个是圆周速度（切向速度）是圆周速度（切向速度）u u。3.1.2 螺旋桨的运

5、动螺旋桨的运动 右图为桨叶切右图为桨叶切面上某一点的运动面上某一点的运动轨迹轨迹第三章第三章 第第 页页13 相对进距相对进距( )22vtguvr nDrvnDuv第三章第三章 第第 页页14uv 桨叶迎角桨叶迎角随桨叶角随桨叶角的变化的变化为常数时为常数时为常数时为常数时第三章第三章 第第 页页15 桨叶迎角桨叶迎角随飞行速度随飞行速度v的变化的变化 在桨叶角和转速不变的情况下，桨叶迎角随飞行速在桨叶角和转速不变的情况下，桨叶迎角随飞行速度增大而减小，当飞行速度增大到一定程度，桨叶迎角度增大而减小，当飞行速度增大到一定程度，桨叶迎角可能减小到零，甚至变为负值。可能减小到零，甚至变为负值。第

6、三章第三章 第第 页页16 桨叶迎角桨叶迎角随切向速度随切向速度u的变化的变化 在桨叶角和飞行速度不变在桨叶角和飞行速度不变的情况下，桨叶迎角随转速增的情况下，桨叶迎角随转速增大而增大，随转速减小而减小。大而增大，随转速减小而减小。第三章第三章 第第 页页17 螺旋桨的几何扭转螺旋桨的几何扭转 螺旋桨几何扭转的目的，是为了保持螺旋桨桨叶各螺旋桨几何扭转的目的，是为了保持螺旋桨桨叶各剖面的桨叶迎角基本相等。剖面的桨叶迎角基本相等。下图为没有进行几何扭转的螺旋桨工作时的情况。下图为没有进行几何扭转的螺旋桨工作时的情况。第三章第三章 第第 页页18螺旋桨的几何扭转示意图螺旋桨的几何扭转示意图第三章第

7、三章 第第 页页19螺旋桨的几何扭转的效果螺旋桨的几何扭转的效果 下图为进行了几何扭转的螺旋桨，可以看到从下图为进行了几何扭转的螺旋桨，可以看到从桨根到桨尖，桨叶角逐渐减小，以保证各切面迎桨根到桨尖，桨叶角逐渐减小，以保证各切面迎角大致相等。角大致相等。桨尖桨尖桨根桨根第三章第三章 第第 页页20TB200螺旋桨的几何扭转螺旋桨的几何扭转第三章第三章 第第 页页213.1.3 螺旋桨拉力和旋转阻力的产生螺旋桨拉力和旋转阻力的产生 叶素的空气动力叶素的空气动力212RdRCwdsCR叶素的空气动力系数叶素的空气动力系数ds叶素的面积叶素的面积第三章第三章 第第 页页22212YdYCwds212

8、XdXCwds 桨叶的空气动力及其分布桨叶的空气动力及其分布第三章第三章 第第 页页23旋转阻力矩旋转阻力矩 螺旋桨各桨叶旋转阻力的作用点离桨轴有一段距螺旋桨各桨叶旋转阻力的作用点离桨轴有一段距离，其方向与桨叶的旋转方向相反，故形成阻碍螺旋离，其方向与桨叶的旋转方向相反，故形成阻碍螺旋桨旋转的力矩桨旋转的力矩M阻阻。 旋转阻力矩旋转阻力矩M阻阻通常由发动机输出的旋转力矩通常由发动机输出的旋转力矩M扭扭来平衡。来平衡。M阻阻M扭扭，螺旋桨转速将会降低，螺旋桨转速将会降低M扭扭M扭扭，螺旋桨转速将会增加，螺旋桨转速将会增加M扭扭=M扭扭，螺旋桨转速不变螺旋桨转速不变第三章第三章 第第 页页24飞行

9、中螺旋桨所受力分析飞行中螺旋桨所受力分析离心力离心力阻力矩致弯曲力阻力矩致弯曲力拉力拉力第三章第三章 第第 页页25本章主要内容本章主要内容3.1 螺旋桨的拉力和旋转阻力螺旋桨的拉力和旋转阻力3.2 螺旋桨拉力在飞行中的变化螺旋桨拉力在飞行中的变化3.3 螺旋桨的有效功率和效率螺旋桨的有效功率和效率3.4 螺旋桨的副作用螺旋桨的副作用飞行原理飞行原理/CAFUC飞行原理飞行原理/CAFUC3.2 螺旋桨拉力在飞行中的变化螺旋桨拉力在飞行中的变化第三章第三章 第第 页页273.2 螺旋桨拉力在飞行中的变化螺旋桨拉力在飞行中的变化 螺旋桨的拉力是总空气动力的一个分力，拉力的螺旋桨的拉力是总空气动力

10、的一个分力，拉力的大小不仅取决于大小不仅取决于总空气动力的大小，还取决于总空总空气动力的大小，还取决于总空气动力的方向。气动力的方向。总空气动力大小总空气动力大小总空气动力方向总空气动力方向桨叶迎角桨叶迎角桨叶切面合速度桨叶切面合速度w合速度的方向合速度的方向性质角性质角拉力大小拉力大小第三章第三章 第第 页页28变距机构的分类变距机构的分类 人工变距机构，以变距杆为代表人工变距机构，以变距杆为代表 自动变距机构，以调速器为代表自动变距机构，以调速器为代表3.2.1 螺旋桨的变距螺旋桨的变距变距的目的变距的目的 人工变距，通过前推或后拉变距杆，改变桨叶角、桨人工变距，通过前推或后拉变距杆，改变

11、桨叶角、桨叶迎角、旋转阻力的大小，从而调整转速快慢。叶迎角、旋转阻力的大小，从而调整转速快慢。 自动变距，通过调速器自动调整桨叶角的大小，保持自动变距，通过调速器自动调整桨叶角的大小，保持转速恒定不变。转速恒定不变。第三章第三章 第第 页页29变距机构变距机构第三章第三章 第第 页页30不同工况下的操作不同工况下的操作油门杆油门杆变距杆变距杆混合比杆混合比杆第三章第三章 第第 页页313.2.2 螺旋桨拉力随飞行速度的变化螺旋桨拉力随飞行速度的变化 飞行速度增大，使得相对气流方向越发偏离旋转面，飞行速度增大，使得相对气流方向越发偏离旋转面，因此桨叶总空气动力因此桨叶总空气动力R的方向也更加偏离