旋桨式流速计

靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力或升力的装置，简称螺旋桨。它由多个桨叶和中央的桨毂组成，桨叶好像一扭转的细长机翼安装在桨毂上,发动机轴与桨毂相连接并带动它旋转。中国明代(1368~1644年)民间的玩具"竹蜻蜓"实际上是一种原始的螺旋桨。喷气发动机出现以前，所有带动力的航空器无不以螺旋桨作为产生推动力的装置。螺旋桨仍用于装活塞式和涡轮螺旋桨发动机的亚音速飞机。直升机旋翼和尾桨也是一种螺旋桨。

螺旋桨旋转时，桨叶不断把大量空气(推进介质)向后推去，在桨叶上产生一向前的力，即推进力。一般情况下，螺旋桨除旋转外还有前进速度。如截取一小段桨叶来看，恰像一小段机翼，其相对气流速度由前进速度和旋转速度合成(图1 )。桨叶上的气动力在前进方向的分力构成拉力。在旋转面内的分量形成阻止螺旋桨旋转的力矩，由发动机的力矩来平衡。桨叶剖面弦(相当于翼弦)与旋转平面夹角称桨叶安装角。螺旋桨旋转一圈，以桨叶安装角为导引向前推进的距离称为桨距。实际上桨叶上每一剖面的前进速度都是相同的，但圆周速度则与该剖面距转轴的距离(半径)成正比，所以各剖面相对气流与旋转平面的夹角随着离转轴的距离增大而逐步减小，为了使桨叶每个剖面与相对气流都保持在有利的迎角范围内，各剖面的安装角也随着与转轴的距离增大而减小。这就是每个桨叶都有扭转的原因。

螺旋桨效率 以螺旋桨的输出功率与输入功率之比表示。输出功率为螺旋桨的拉力与飞行速度的乘积。输入功率为发动机带动螺旋桨旋转的功率。在飞机起飞滑跑前，由于前进速度为零，所以螺旋桨效率也是零，发动机的功率全部用于增加空气的动能。随着前进速度的增加，螺旋桨效率不断增大，速度在200~700公里/时范围内效率较高,飞行速度再增大，由于压缩效应桨尖出现波阻，效率急剧下降。螺旋桨在飞行中的最高效率可达85%~90%。螺旋桨的直径比喷气发动机的大得多，作为推进介质的空气流量较大，在发动机功率相同时，螺旋桨后面的空气速度低,产生的推力较大，这对起飞(需要大推力)非常有利。

螺旋桨有2、3或4个桨叶,一般桨叶数目越多吸收功率越大。有时在大功率涡轮螺旋桨飞机上还采用一种套轴式螺旋桨，它实际上是两个反向旋转的螺旋桨，可以抵消反作用扭矩。在发动机功率低于100千瓦的轻型飞机上，常用双叶木制螺旋桨。它是用一根拼接的木材两边修成扭转的桨叶，中间开孔与发动机轴相连接。螺旋桨要承受高速旋转时桨叶自身的离心惯性力和气动载荷。大功率螺旋桨在桨叶根部受到的离心力可达200千牛( 20吨力)。此外还有发动机和气动力引起的振动。大功率发动机一般采用3叶和4叶螺旋桨，并多用铝合金和钢来制造桨叶。铝和钢制桨叶因材料坚固可以做得薄一些，有利于提高螺旋桨在高速时的效率。70年代以后还用复合材料制造桨叶以减轻重量。

当发动机空中停车后，螺旋桨会象风车一样继续沿着原来的方向旋转，这种现象， 叫螺旋桨自转。 螺旋桨自转，不是发动机带动的，而是被桨叶的迎面气流"推着"转的。它不但不能 产生拉力，反而增加了飞机的阻力。 从图1-1-24中看出，螺旋桨发生自转时，由于形成了较大的负迎角。桨叶的总空 气动力方向及作用发生了质的变化。它的一个分力(Q)与切向速度(U)的方向相同，成为 推动桨叶自动旋转的动力，迫使桨叶沿原来方向续继旋转:另一个分力(-P)与速度方向 相反，对飞行起着阻力作用。 一些超轻型飞机的发动机空中停车后由于飞行速度较小，产生自旋力矩不能克服螺 旋桨的阻旋力矩时螺旋桨不会出现自转。此时，桨叶阻力较大，飞机的升阻比(或称滑 翔比)将大大降低。

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。