变距螺旋桨

从空气力学知道，采用变距螺旋桨显著地提高了螺旋桨的效率，因而改进了发动机功率的利用程度和飞机的飞行性能(速度、航程、升限、起飞滑跑、爬升攀等等)。变距即改变桨叶剖面的安装角，其目的在于使截面具有最有利的攻角。

同时，由于螺旋桨的桨转阻力因剖面攻角的减小而减小，螺旋桨的桨数就增加:当速度增加时，螺旋桨变"轻"而发动机就产生不良的"飞桨"。相似的推理可以表明，在速度减低时为了防止桨数下降，必须减小桨叶剖面的安装角。在现代变距螺旋桨的自动机构中，安装角是这样改变的:使螺旋桨的桨数保持一定。

所有现有的各种型别与构造的变距螺旋桨可以分为下列两种基本型别:

1)液压式变距螺旋桨--应用最广，其桨叶转动机构是由滑油压力来推动的;

2)电动式变距螺旋桨--其桨叶转动是由电动机带动的。

滑油的运动或电动机的开动是用离心调节器来调节的。

我们来研究液压式变距螺旋桨的构造，首先耍注意到桨叶及安装于桨叶上的配重的离心力对于桨叶位置的影响。桨叶元素的离心力方向是沿着连接螺旋桨蒋轴和元素重心的直线，产生一个分力对于桨叶蒋轴的力矩方向是减小其安装角的。

配重的离心力有一个分力，其力矩方向是加大安装角的。大多数液压螺旋桨的套筒是单向作用的，即桨叶在滑油压力的作用下向一边旋转，而螺旋桨旋转所产生的离心力使桨叶向另一边旋转。

此时，可能有两种变相的单向作用型式:正向式和反向式。正向式是在滑油压力的作用下变小距，而在配重的离心力作用下变大距;反向式是在桨叶离心力作用下变小距，而在滑油燃力作用下变大距。后一种情况不用配重。

电动式变距螺旋桨已如前述，是由电动机通过传动比很小(1:7000或1:12000)的减速器来转动螺旋桨的。电动机是可逆的，即能向两边旋转。从一个旋转方向转换到另一个力向是由离心调节器来控制的。

螺旋桨分为定(桨)距和变距螺旋桨两大类。

木制螺旋桨一般都是定距的。它的桨距(或桨叶安装角)是固定的。 适合低速的桨叶安装角在高速飞行时就显得过小;同样，适合高速飞行的安装角在低速时又嫌大。所以定距螺旋桨只在选定的速度范围内效率较高，在其他状态下效率较低。定距螺旋桨构造简单，重量轻，在功率很小的轻型飞机和超轻型飞机上得到广泛应用。

为了解决定距螺旋桨高、低速性能的矛盾，遂出现了飞行中可变桨距的螺旋桨。螺旋桨变距机构(图2a)由液压或电力驱动(图2b)。最初使用的是双距螺旋桨。高速时用高距，低速(如起飞、爬升状态)时用低距，以后又逐步增加桨距的数目，以适应更多的飞行状态。最完善的变距螺旋桨是带有转速调节器的恒速螺旋桨。转速调节器实际上是一个能自动调节桨距、保持恒定转速的装置。驾驶员可以通过控制调节器和油门的方法改变发动机和螺旋桨的转速，一方面调节螺旋桨的拉力，同时使螺旋桨处于最佳工作状态。在多发动机飞机上，当一台发动机发生故障停车时，螺旋桨在迎面气流作用下像风车一样转动,一方面增加飞行阻力，造成很大的不平衡力矩，另外也可能进一步损坏发动机。为此变距螺旋桨还可自动顺桨， 即桨叶转到基本顺气流方向而使螺旋桨静止不动，以减小阻力。变距螺旋桨还能减小桨距，产生负拉力，以增加阻力，缩短着陆滑跑距离。这个状态称为反桨。

为了提高亚音速民用机的经济性和降低飞机的油耗，70年代后期美国开始研究一种多桨叶螺旋桨，称为风扇螺旋桨(图3)。它有8~10片弯刀状桨叶，叶片薄，直径小。弯刀形状能起相当于后掠翼(见后掠翼飞机)的作用，薄叶片有利于提高螺旋桨的转速。它适用于更高的飞行马赫数(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(一般螺旋桨为80~120千瓦/米2)。

(1)喷水推进装置在加速和制动性能方面具有和变距螺旋桨相同的性能，喷水推进船舶具有卓越的高速机动性， ​在回转时喷水推进装置产生的侧向力可使回转半径减小。

(2)喷水推进船舶舱内噪声和振动较小，比具有螺旋桨的船舶低(7-10)dB(A)。

(3)吃水浅、浅水效应小、传动机构简单、附件阻力小、保护性能好。

(4) 日常保养及维护较为容易。

(1) 舰船航速较低时(低于20kn时)，喷水推进的效率比螺旋桨要低一些。

(2)由于增加了管路中水的重量，导致航行器的排水量增大(通常占全船排水量的5%左右)，效率有所降低。进水 口损失的功率约占主机总功率的7%~9%。

(3)在水草或杂物较多的水域，进口容易出现堵塞现象而影响舰船的航速。

(4)机械传动机构仍然比较复杂，体积庞大。由于增加了外壳体的保护，推进泵叶轮的拆换比螺旋桨复杂。

(5)在航行过程中产生的空气辐射噪声仍较大。

(6)推力矢量化程度低，特别在航行器转弯时其推力会丧失。

(7)缺乏一套操作灵敏、水动力学性能优异的倒车装置。

(8)喷水推进器的浅吃水航行带来了在沙砾较多的水域中碎石和沙砾吸入系统的风险。