《螺旋桨知识》PPT课件

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1、螺旋桨的空气动力特性2/72介绍螺旋桨性能分析数据和螺旋桨的空气动力特性螺旋桨的性能分析数据螺旋桨的空气动力特性§5—1螺旋桨的几何特性和运动特性现代的螺旋桨主要由桨叶、桨毂及桨叶变距机构等组成，如图3—5—1所示桨毂是联结桨叶和发动机转轴的装置，有的变距螺旋桨桨毂还用来产生液压变距力矩。桨叶是用来产生拉力的部分。现代飞机的螺旋桨一般有2—4个桨叶。桨叶平面形状有的如同鸟的翅膀(参见图3—5—2(a)。为了增大拉力和提高螺旋桨效率，桨叶的平面形状逐渐改善。现在使用较多的螺旋桨，其桨叶平形状，是中间宽、两头窄(如图3—5—2b)。高速旋转的螺旋桨，

2、其桨叶有矩形或马刀形(见图3—5—2c,d)。一.螺旋桨的主要部分和几何形状桨叶的切面形状与翼型相似，前桨面的弯曲度较大，后桨面的弯曲度较小，相当于机翼的上表面和下表面，桨叶的切面形状又称叶型。桨叶切面的前缘与后缘的连线，叫做桨弦(b)，或叫桨叶宽度：如图3—5—3所示。桨弦与螺旋桨直径之比(b／D)，叫桨叶相对宽度。=+=+二.螺旋桨的运动飞行中，螺旋桨一面旋转，一面前进。其运动特点与拧螺丝钉的情形相象。桨叶每一点的运动轨迹，都是一条螺旋线，见图3—5—4。（一）桨叶切面的合速度既然螺旋桨是一面旋转，一面前进，所以桨叶各切面都具有两种速度。一是

3、前进速度（C），即飞机的飞行速度；一是因旋转而产生的圆周，或称切向速度（U）其大小取决于螺旋桨的转速（n）和各切面离桨轴的距离（r）。转速越大，同一切面的切向速度也越大。转速相同时，桨叶切面离桨轴越远，切向速度也越大，桨叶切面的切向速度，可用下式计算，即U=2πrn切向速度与前进速度所合成的速度，称为桨叶切面的合速度，以表示，我们知道，()，如图3—5—5所示。桨叶切面的相对气流速度，与此合速度的大小相等，方向相反。(二)前进比桨叶切面合速度的方向；可用前进比(λ)来表示。前进比是飞行速度同螺旋桨的转速与直径的两者乘积之比。可用下式表示。λ=C∕

4、nD式中C—飞行速度[米／秒]n一螺旋桨转速[转／秒]；D一螺旋桨直径[米]为什么桨叶切面的合速度方向可用前进比来表示呢?参见图3—5—5，若合速度与旋转面之间的夹角以表示，则①式中，桨叶切面的切向速度(U)可用下式表示：②将②代入①式,得tgγ=由（3-5-3）式中可见，前进比（λ）越大，角也越大，说明合速度的方向越偏离旋转面。反之，前进比越小，说明合速度的方向越接近旋转面。三、桨叶迎角的变化桨叶切面的相对气流方向与桨弦方向之间的夹角，称为桨叶角，也以表示。桨叶迎角也就是桨叶切面合速度与桨弦方向之间的夹角，如图3—5—6所示。桨叶迎角是随桨叶角

5、、飞行速度和切向速度的改变而变化的。(一)桨叶迎角随桨叶角的变化；如图3—5—6所示，当切向速度和飞行速度都一定时，桨叶角增大，桨叶迎角也随之增大；桨叶角减小，桨叶迎角也随之减小。（二）桨叶迎角随飞行速度的变化如图3—5—7所示，在桨叶角和切向速度均不变的情况下，飞行速度增大。因前进比()随之增大，即合速度方向越偏离旋转面，故桨叶迎角减小。当飞行速度增大到某一个数值时，桨叶迎角减小到零(如图3—5—7c)；若飞行速度继续增大，例如飞机在俯冲时，桨叶迎角随之增大；当飞行速度为零，如飞机在地面试车时，桨叶迎角就增大到等于桨叶角(如图3-5-7a)。(

6、三)桨叶迎角随切向速度的变化在桨叶角和飞行速度不变的情况下，如果转速增加，则切向速度(U=)增大，前进比减小；即合速度的方向靠近旋转面，故桨叶迎角增大，参见图3-5-8。同理，转速减小，则桨叶迎角也随之减小。(四)桨叶的扭转如果桨叶无几何扭转，即各桨叶剖面的桨叶角都相同，那么，由于桨叶各剖面离桨轴的距离远近不同，各切向速度都不相等，合速度的方向也就不会相同，所以各桨叶迎角也不一样。例如，靠近桨根的桨叶切面，其切向速度较小，桨叶迎角也较小，如图3-5-9所示。为了使桨叶各切面的迎角相差不致过大，通常都把桨叶做成扭转的。即从桨根到桨尖，桨叶角逐渐减小

7、，如图3—5—10所示。对于扭转的桨叶，是以某一桨叶切面的桨叶角代表整个桨叶的桨叶角。通常选取位于螺旋桨半径75％或离桨轴1米处桨叶切面桨叶角来代表整个桨叶角。例如安一25飞机螺旋桨桨叶角，规定为半径1米处桨叶切面的桨叶角。通常在此处画有黄色的线条作标记。§5—2螺旋桨的拉力和旋转阻力力矩一、螺旋桨拉力和旋转阻力力矩的产生如图3—5—11a、b所示，螺旋桨在旋转中，桨叶与空气发生相对运动，空气流过桨叶的前桨面，就象流过机翼上表面一样，流管变细，流速加快，压强降低；空气流过桨叶的后桨面，就象流过机翼下表面一样，流管变粗，压强升高。流进桨叶前缘，气流

8、受到阻挡，流速减慢，压强提高；流进桨叶后缘，气流分离，形成涡流区，压强下降。这样，在桨叶的前后表面和前后缘均形成压强差。这种压强和气流作