木质定距螺旋桨
2 变距螺旋桨
一些较旧的可调桨距螺旋桨只能在地面调节,大多数现代可调桨距螺旋桨被设计成可以在飞行中调节螺旋桨的桨距。第一代可调桨距螺旋桨只提供两个桨距设定——低桨距设定和高桨距设定。然而,今天,几乎所有可调桨距螺旋桨系统都可以在一个范围内调节桨距。恒速螺旋桨是最常见的可调桨距螺旋桨类型。恒速螺旋桨的主要优点是它在大的空速和转速组合范围内把发过机功率的大部分转换成推进马力。恒速螺旋桨比其他螺旋桨更有效率是因为它能够在特定条件下选择最有效率的发动机转速。
装配恒速螺旋桨的无人机有两项控制,油门控制和螺旋桨控制,油门控制功率输出,螺旋桨控制调节发动机转速。
一旦选择了一个特定的转速,一个调节器会自动地调节必要的螺旋桨桨叶角。以保持选择的转速。例如,巡航飞行期间设定了需要的转速之后,空速的增加或者螺旋桨载荷的降低将会导致螺旋桨为维持选择的转速而增加桨叶角。空速降低或者螺旋桨载荷增加会导致螺旋桨桨叶角降低。
恒速螺旋桨的桨叶角范围由螺旋桨的恒速范围和高低桨距止位来确定。只要螺旋桨桨叶角位于恒速范围内,而不超出任何一个桨距止位,发动机转速就能维持恒定。然而,一旦螺旋桨桨叶到达止位,发动机转速将随空速和螺旋桨载荷的变化而适当地增加或者降低。例如,选择了一个特定的转速,飞机速度降低到足够使螺旋桨桨叶旋转直到到达低桨距止位,如果需要空速再次降低,必须减小发动机转速,就像安装了固定桨距螺旋桨一样。当恒速螺旋桨的飞机加速到较快的速度时还会发生相同的情况。随着飞机加速,螺旋桨桨叶角增加,以维持选定的转速直到到达高桨距止位。一旦达到止位,桨叶角就不能再增加,如果需要再加速,发动机必须增加转速。
在装配恒速螺旋桨的飞机上,功率输出由油门控制,用进气压力表指示。这个仪表测量进气道歧管中油气混合气的绝对压力,更准确的说法是测量歧管绝对压力(MAP)。在恒定转速和高度条件下,产生功率的大小直接和流到燃烧室的油气混合流有关。当你增加油门设定时,流到发动机的油气就会增多,因此,歧管绝对压力增加。当发动机不运行时,歧管压力表指示周围空气压力。当发动机气动后,歧管压力指示将会降低到一个低于周围空气压力的值。
螺旋桨变距示意图
可调的三叶桨
螺旋桨有几个桨叶合适
不管是看螺旋桨运输机,还是看无人机,甚至是最典型的直升机,我们看到,有的有两叶桨,有的是三叶桨,有的是四叶桨,甚至更多。那么螺旋桨到底有几叶合适呢?
其实螺旋桨的叶数并不是随便指定的。用什么螺旋桨,用几叶桨,还要考虑发动机的功率,飞行时的阻力等因素。最早由于发动机马力不大,螺旋桨的研究和加工也是出于初期,造成了一战和二战期间,飞机大量使用两叶桨或者三叶桨。随着加工水平的提高,螺旋桨开始使用金属材料,再加上流体力学和风洞的试验,使得三叶桨开始流行。后来,随着发动机马力的增大,4叶桨、6叶桨成为可能。但同时螺旋桨叶数的增加叶加大了空气阻力。
同时如果通过增加螺旋桨的长度和迎风面积来增加效率是有限的,甚至会发生螺旋桨触地的后果。因此通过增加螺旋桨叶数量也是一个可行的办法。
三叶桨风洞试验