一、螺旋桨发动机的发展史？

涡轮螺旋桨发动机在上世纪40年代后期、50年代初期得到了迅速发展。但是由于当时设计的螺旋桨不适应于高亚声速飞行时使用，因此，从上世纪60年代以后，大、中型涡轮螺旋桨发动机逐渐被涡轮风扇发动机所取代。上世纪80年代，由于发生能源危机，又开始了具有新型螺旋桨的桨扇发动机的研究，但由于噪声、安全性等技术问题未能很好解决而未能大量投入使用。

涡轮螺旋桨发动机是既有涡轮喷气发动机功率大、体积小的优点，而又有活塞式发动机经济性好的特点的一种发动机，在上世纪40年代后期，随着涡轮喷气发动机的崛起，涡轮螺旋桨发动机也随之而诞生了。

二、螺旋桨用途材质及特点？

和大多数人猜想的不一样，螺旋桨其实基本不使用钢铁材料打造，因为这玩意儿不耐腐蚀，而且不易加工切割，因此在二战之前，不管是军用还是民用螺旋桨大多采用的是高强度黄铜（铜锌锡合金）铸造而成。这种材料强度较高，又比钢材更好加工塑型，特别是在海水的高盐环境下有很好的耐腐蚀作用，在造船业曾经得到了长时间的青睐。

（1911年泰坦尼克号黄铜螺旋桨安装）

但是随着船舶特别是军舰的快速发展，吨位越来越大，速度越来越快，黄铜逐渐显露出自己的劣势。首先万吨级海轮要求使用与自己体型相符的米级以上大叶片螺旋桨，而黄铜材质的抗拉强度和耐腐蚀疲劳性较弱，因此必须保持一定的厚度和体积才能满足要求，而这就造成了螺旋桨重量过大，不仅增加了船舶动力负担，而且对传动轴承的磨损也更加剧烈。

（脾斯麦号战列舰）

另一方面，船只速度的加快促使螺旋桨的旋转速度不断提高，附加在叶片上的空泡腐蚀量（旋转过程中气泡快速生成与爆裂造成的腐蚀）也成倍增加，而这就导致黄铜发生了不可逆转的脱锌现象，结构强度进一步降低。随着黄铜螺旋桨经常性的开缝破损断裂，迫切地要求人们找到一种更适用于大型船只的新型螺旋桨材料。

（螺旋桨边缘空泡腐蚀）

这样的尴尬最终被英国海军所打破，在二战中，英国海军为了提高鱼雷艇的速度，给它们加装了飞机发动机，这使得螺旋桨的速度成倍增加，结果在使用黄铜螺旋桨的试验过程中发生了非常严重的空泡腐蚀现象，有时候甚至没到100海里就直接龟裂折断。英国海军在经过多次试验对比后，最终选择了一种新型的镍铝青铜材料制造螺旋桨，并最终获得了成功。

（英国1935年级高速鱼雷艇）

镍铝青铜材料是具有跨时代意义的，它的密度比黄铜小10%，但是耐空泡腐蚀性能是黄铜的3倍，腐蚀疲劳强度是黄铜的2倍，在海水特别是高污染海水中的脱材料现象也比黄铜要小50%以上，难能可贵的是镍铝青铜还继承了黄铜材料易铸造，好切割的优点。经过实际应用统计，使用镍铝青铜材料制成的螺旋桨厚度减少了8%，重量减轻15%，螺旋桨的寿命提高两倍以上，效率提高20%。正因为它如此优良的特性，在二战后迅速普及，成为了大型船舶，特别是大型潜艇和军舰（包括航母）螺旋桨材料的不二选择！

在镍铝青铜材料的基础上，西方各国还通过调整镍铝成分配比以及使用新的急冷铸造法，进一步提高了军舰螺旋桨的耐腐蚀性能和抗拉强度。而为了减少船只噪音，又通过增加螺旋桨叶片和使用大倾斜的外形，取得了不错的静音效果，在泵推技术没有诞生之时，七叶大倾斜螺旋桨是各国核潜艇的标配，航母因为对噪音的要求没有核潜艇高，因此使用的多是维护性和成本更低一些的五叶大倾斜螺旋桨。

（潜艇七叶大倾斜螺旋桨）

而即使有了镍铝青铜材料和急冷加工技术，想要铸造打磨出合格的航母螺旋桨依旧不是那么容易。美军尼米兹和福特级航母上总共有4个五叶螺旋桨（便于转向机动），每一个直径大约6.4米，重量约为30吨。

（尼米兹级航母螺旋桨）

然而这么大的航母螺旋桨却对精度的要求极其严苛，表面要求绝对平整光滑，曲面角度要求丝毫无差，加工铸造难度极大。以几个工人轮班打磨数十天才能完成，现在多采用7轴五联动大型数控机床加工，效率提高了十倍以上，但是这种机器目前全世界能制造的不超过五个！你说难度大不大？

三、空警500为什么用螺旋桨发动机？

空警500选择用螺旋桨发动机有几个原因。首先是螺旋桨发动机飞机的油耗比较低，留空时间比较长，适合空警500长期在空中进行侦查和指挥。其次在我国空间500定型的时候，当时没有运20和c919这类喷气式大型运输机和客机，最好的载体就是运8，运9这类螺旋桨运输机，所以当时最好的选择就是螺旋桨运输机。

另外，我国在当时还没有研制大型喷气式运输机和客机的能力。而螺旋桨运输机已经很成熟，技术基础比较好，也只能用它们来做空警500的载机。

四、什么是摆线型螺旋桨？

摆线型螺旋桨是一种采用摆线作为螺旋线的设计方案，较传统的螺旋桨有更好的排水性、降低噪音和振动，并且在能耗和航速上有相对更好的性能表现。

该种螺旋桨的特点在于，它的螺距、螺旋桨片宽度和直径都是变化的。在设计过程中，它利用了Mathieu函数的性质来实现平滑的螺旋线。摆线型螺旋桨与传统螺旋桨的最大区别在于减小了透水度变化的程度。

摆线型螺旋桨由Rafael Navarro博士于1940年代提出，目的是为了降低传统螺旋桨的水动力噪音和振动。

在过去的几十年中，该种螺旋桨已得到广泛的应用，被认为是现代大型船舶必不可少的一种推进设备。

除了商用船舶，摆线型螺旋桨还被广泛应用于军用船舶、水下机器人、潜水器等领域。