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飛機的螺旋槳有什麽作用?

飛機螺旋槳在發動機驅動下高速旋轉,從而產生拉力,牽拉飛機向前飛行。這是人們的常識。可是,有人認為螺旋槳的拉力是由於螺旋槳旋轉時槳葉把前面的空氣吸入並向後排,用氣流的反作用力拉動飛機向前飛行的,這種認識是不對的。

那麽,飛機的螺旋槳是怎樣產生拉力的呢?如果大家仔細觀察,會看到飛機的螺旋槳結構很特殊,如圖1所示,單支槳葉為細長而又帶有扭角的翼形葉片,槳葉的扭角(槳葉角)相當於飛機機翼的迎角,但槳葉角為槳尖與旋轉平面呈平行逐步向槳根變化的扭角。

槳葉的剖面形狀與機翼的剖面形狀很相似,前槳面相當於機翼的上翼面,曲率較大,後槳面則相當於下翼面,曲率近乎平直,每支槳葉的前緣與發動機輸出軸旋轉方向壹致,所以,飛機螺旋槳相當於壹對豎直安裝的機翼。

槳葉在高速旋轉時,同時產生兩個力,壹個是牽拉槳葉向前的空氣動力,壹個是由槳葉扭角向後推動空氣產生的反作用力。

從槳葉剖面圖中可以看出槳葉的空氣動力是如何產生的,由於前槳面與後槳面的曲率不壹樣,在槳葉旋轉時,氣流對曲率大的前槳面壓力小,而對曲線近於平直的後槳面壓力大,因此形成了前後槳面的壓力差,從而產生壹個向前拉槳葉的空氣動力,這個力就是牽拉飛機向前飛行的動力。

另壹個牽拉飛機的力,是由槳葉扭角向後推空氣時產生的反作用力而得來的。槳葉與發動機軸呈直角安裝,並有扭角,在槳葉旋轉時靠槳葉扭角把前方的空氣吸入,並給吸入的空氣加壹個向後推的力。與此同時,氣流也給槳葉壹個反作用力,這個反作用力也是牽拉飛機向前飛行的動力。

由槳葉異型曲面產生的空氣動力與槳葉扭角向後推空氣產生的反作用力是同時發生的,這兩個力的合力就是牽拉飛機向前飛行的總空氣動力。

早期飛機大多使用槳葉角固定不變的螺旋槳,它的結構簡單,但不能適應飛行速度變化。現代的螺旋槳飛機多采用槳葉角可調的變距螺旋槳,如圖3所示,這種螺旋槳可根據飛行需要調整槳葉角,提高螺旋槳的工作效率。

由於螺旋槳在旋轉時,槳根和槳尖的圓周速度不同,為了保持槳葉各部分都處於最佳氣動力狀態,所以把槳根的槳葉角設計成最大,依次遞減,槳尖的槳葉角最小

工作狀態的槳葉是壹根懸壁梁受力態勢,為了增加槳根的強度,槳根的截面積設計為最大。

壹架飛機上槳葉數目根據發動機的功率而定,有2葉、3葉和4葉的,也有5葉、6葉的。

裝於飛機頭部的螺旋槳為拉力式螺旋槳,裝於飛機後部的螺旋槳為推力式螺旋槳,還有既裝有拉力式螺旋槳又裝有推力式螺旋槳的飛機。

第二次世界大戰以前的飛機,基本上是使用活塞式發動機作動力裝置驅動螺旋槳。近代在渦輪噴氣發動機的基礎上研制出了渦輪螺旋槳發動機和渦輪槳扇發動機。用這兩種發動機驅動螺旋槳使螺旋槳的工作效率大大提高,同時也提高了飛機的性能。圖9是裝有渦輪螺旋槳發動機的運輸機,