一、螺旋桨发动机的原理?螺旋桨扇发动机原理本质上还是涡轮喷气发动机的变种。我们都知道涡轮式航空发动机虽然衍生出了多种结构的发动机,但最核心部分是相同的,就是由压气机组件、燃烧室和燃气涡轮组件组成的核心机。 在核心机的基础上,如果在压气机组件前面增加一个风扇,就成了涡扇发动机。可以在提高进气效率的同时,将部分空气通过外涵道向后推,能有效提高发动机的工作效率和推力,在功率保证的前提下,外涵道越大,推力的提升效率也就越高,发动机也越省油。但是外涵道不能无限增加,那就干脆不要外涵道,直接把大风扇(螺旋桨)装在涵道外面,就有了涡桨发动机。 二、螺旋桨原理?螺旋桨由两个或者多个桨叶以及一个中轴组成,桨叶安装在中轴上。飞机螺旋桨的每一个桨叶基本上是一个旋转翼。由于他们的结构,螺旋桨叶类似机翼产生拉动或者推动飞机的力。 旋转螺旋桨叶的动力来自引擎。引擎使得螺旋桨叶在空气中高速转动,螺旋桨把引擎的旋转动力转换成前向推力。 空气中飞机的移动产生和它的运动方向相反的阻力。所以,飞机要飞行的话,就必须由力作用于飞机且等于阻力,而方向向前。这个力称为推力。 典型螺旋桨叶。桨叶的横界面可以和机翼的横截面对比。一种桨叶的表面是拱形的或者弯曲的,类似于飞机机翼的上表面,而其他表面类似机翼的下表面是平的。弦线是一条划过前缘到后缘的假想线。类似机翼,前缘是桨叶的厚的一侧,当螺旋桨旋转时前缘面对气流。 桨叶角一般用度来度量单位,是桨叶弦线和旋转平面的夹角,在沿桨叶特定长度的的特定点测量。因为大多数螺旋桨有一个平的桨叶面,弦线通常从螺旋桨桨叶面开始划。螺旋角和桨叶角不同,但是螺旋角很大程度上由桨叶角确定,这两个术语长交替使用。一个角的变大或者减小也让另一个随之增加或者减小。 当为新飞机选定固定节距螺旋桨时,制造商通常会选择一个螺旋距使得能够有效的工作在预期的巡航速度。然而,不幸运的是,每一个固定距螺旋桨必须妥协,因为他只能在给定的空速和转速组合才高效。飞行时,飞行员是没这个能力去改变这个组合的。 当飞机在地面静止而引擎工作时,或者在起飞的开始阶段缓慢的移动时,螺旋桨效率是很低的,因为螺旋桨受阻止不能全速前进以达到它的最大效率。这时,每一个螺旋桨叶以一定的迎角在空气中旋转,相对于旋转它所需要的功率大小来说产生的推力较少。 三、为什么螺旋桨浆根迎角大,浆尾小?这个和空气动力学有关飞机螺旋桨在发动机驱动下高速旋转,从而产生拉力,牵拉飞机向前飞行。这是人们的常识。 可是,有人认为螺旋桨的拉力是由于螺旋桨旋转时桨叶把前面的空气吸入并向后排,用气流的反作用力拉动飞机向前飞行的,这种认识是不对的。 那么,飞机的螺旋桨是怎样产生拉力的呢?如果大家仔细观察,会看到飞机的螺旋桨结构很特殊,单支桨叶为细长而又带有扭角的翼形叶片,桨叶的扭角(桨叶角) 相当于飞机机翼的迎角,但桨叶角为桨尖与旋转平面呈平行逐步向桨根变化的扭角。 桨叶的剖面形状与机翼的剖面形状很相似, 前桨面相当于机翼的上翼面,曲率较大,后桨面则相当于下翼面,曲率近乎平直,每支桨叶的前缘与发动机输出轴旋转方向一致, 所以,飞机螺旋桨相当于一对竖直安装的机翼。 桨叶在高速旋转时,同时产生两个力,一个是牵拉桨叶向前的空气动力,一个是由桨叶扭角向后推动空气产生的反作用力。 从桨叶剖面图中可以看出桨叶的空气动力是如何产生的,由于前桨面与后桨面的曲率不一样,在桨叶旋转时,气流对曲率大的前桨面压力小, 而对曲线近于平直的后桨面压力大,因此形成了前后桨面的压力差,从而产生一个向前拉桨叶的空气动力,这个力就是牵拉飞机向前飞行的动力。 另一个牵拉飞机的力,是由桨叶扭角向后推空气时产生的反作用力而得来的。桨叶与发动机轴呈直角安装,并有扭角,在桨叶旋转时靠桨叶扭角把前方的空气吸入,并给吸入的空气加一个向后推的力。 与此同时,气流也给桨叶一个反作用力,这个反作用力也是牵拉飞机向前飞行的动力。 由桨叶异型曲面产生的空气动力与桨叶扭角向后推空气产生的反作用力是同时发生的,这两个力的合力就是牵拉飞机向前飞行的总空气动力。 四、为何高速的船舶螺旋桨很小,低速的船舶螺旋桨反而很大?这个跟飞机机翼在空气中的升力产生一样,各种说法都有。 总的来说可以从宏观和微观两个角度去看。 微观,桨叶各部分受到水的压力不同,两面受到的总压力也不同,这个压力差形成个推力。 宏观看,牛顿第三定律,作用力等于反作用力,只要想办法对水有个向后的推力,谁就会对螺旋桨一个向前的推力。 具体到细节的公式,水是不可压流体,在不考虑空泡的情况下,可以用伯努利方程(高中物理课本上有)来分析,整个流场各部分速度不等,就带来各处压力不等,实现了刚刚介绍的第一条的情况。 五、单旋翼有哪些结构?单旋翼的直升机可以加装方向舵机,来控制旋翼的方位角度从而实现前进后退,左侧飞和右侧飞,尾螺旋桨必须是垂直的,是用来抵消主螺旋桨的扭矩旋转的。 单旋翼直升机的平衡杆和主旋翼的角度是固定的,主旋翼怎么转平衡杆就怎么转,同一个方向。 六、船舶螺旋桨的作用?螺旋桨的功用是将船舶主机发出的功率转变为船舶前进(或后退)的动力。 推动船舶前进的各种机构统称为船舶推进器。船舶推进器有螺旋桨、喷水推进器、平旋推进器、明轮和Z形推进器等。其中,螺旋桨的结构简单,重量轻,效率高,工作可靠,是目前船舶应用最广泛的推进器。 螺旋桨是一种反作用式推进装置,螺旋桨旋转时,桨向后(或向前)推水并受到水的反作用力而产生向前(或向后)的推力。 七、船用螺旋桨和快艇螺旋桨的区别?我们常见的水上推动器有快艇喷水式推进器和螺旋桨推进器,那这两个推进器哪个更好呢?其实两个机器各有优势,具体用户可以根据机器所需动力来选择推进器。为了大家能够快速选择,我们把这两个机器做了基本总结,大家在挑选时可以作为参考。 喷水推进优点:优异的操纵性和机动性、高航速时推进效率高、主机不易超负荷、适于浅水航行,一般用于高速高性能舰船,并且逐渐应用于大中型舰船。 螺旋桨构造简单、重量轻、效率高,在水线以下而受到保护。螺旋桨是现代船舶的主要推进工具,现在大多数船舶是用螺旋桨来推进的。劣势:易造成的船尾振动、结构损坏、噪声、剥蚀等问题。 相对而言,快艇喷水式推进器运行速度快,适合浅水区域航行,这种推动器较为安全。螺旋桨使用效率高,但是问题也相对多一些。 八、螺旋桨旋转原理?螺旋桨由两个或者多个桨叶以及一个中轴组成,桨叶安装在中轴上。飞机螺旋桨的每一个桨叶基本上是一个旋转翼。由于他们的结构,螺旋桨叶类似机翼产生拉动或者推动飞机的力。 旋转螺旋桨叶的动力来自引擎。引擎使得螺旋桨叶在空气中高速转动,螺旋桨把引擎的旋转动力转换成前向推力。 空气中飞机的移动产生和它的运动方向相反的阻力。所以,飞机要飞行的话,就必须由力作用于飞机且等于阻力,而方向向前。这个力称为推力。 典型螺旋桨叶。桨叶的横界面可以和机翼的横截面对比。一种桨叶的表面是拱形的或者弯曲的,类似于飞机机翼的上表面,而其他表面类似机翼的下表面是平的。弦线是一条划过前缘到后缘的假想线。类似机翼,前缘是桨叶的厚的一侧,当螺旋桨旋转时前缘面对气流。 桨叶角一般用度来度量单位,是桨叶弦线和旋转平面的夹角,在沿桨叶特定长度的的特定点测量。因为大多数螺旋桨有一个平的桨叶面,弦线通常从螺旋桨桨叶面开始划。螺旋角和桨叶角不同,但是螺旋角很大程度上由桨叶角确定,这两个术语长交替使用。一个角的变大或者减小也让另一个随之增加或者减小。 |
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