在加工难度、生产成本、静动平衡及推进效率之间取平衡推进效率--低转速螺旋桨的桨叶越多动能转换效率越高,大多数潜艇是使用7桨叶,是为了低转速降低噪音的条件下提高推进效率。高转速的状况下,反而是桨叶数越少,效率越高---桨叶湍流相互影响-降低效率---理论上是单桨叶最好---但在平衡度调整、轴向压力平衡等方面,需要桨叶数增加。商品级水下推进器中,大部分是三叶螺旋桨算是高速桨,五叶桨的螺旋桨多用于大型船舶,多数是低转速的。竞速艇也有2叶桨的---为了消除桨叶间的共振,大部分螺旋桨是素数叶数:3、5、7桨叶数(曾经有过用11叶桨的潜艇),但部分考虑到成本与效率因素,也会选择4叶桨。总体来说---高转速的桨叶少,低转速的桨叶多。
桨叶数量是根据速度决定的,速度低的情况下,越多越好,速度高的情况下,越少越好。如果桨叶旋转的足够快,可以把浆叶转过的地方打成真空,那样就没有推力了。多叶浆更加容易打成真空或者说,浆叶间 气压更低,向后排的空气就越少,推力越小。
国产航母的螺旋桨用的什么材料?
国产航母的螺旋桨用的是镍铝青铜合金。
这种材料优点颇多,比如其质量为等体积黄铜合金的九成,然而却具备了十分强悍的抗空泡效应能力,是后者的3倍,强度也比后者高2倍。同时镍铝青铜合金非常容易加工成型,适合批量生产。而且镍铝青铜合金具有杀伤微生物的特性,因此长期浸泡在海水中不必过分担心被微生物腐蚀。
全球能制造航母规格的大型镍铝青铜合金制造螺旋桨的国家,只有中美等国才能制造。国产7轴5联动的大型数控机床目前已经能打造出堪比美国海军核动力航母使用的螺旋桨。
中国海军军舰在20世纪70年代之前,螺旋桨材料基本为黄铜锌锡合金,其优点是强度正好,方便切割成型,经常用来制作多叶曲面螺旋桨。不过随着作战舰艇的排水量愈发的大,航速也随之提升的情况下,这种材料的螺旋桨就逐渐暴露出很多无法忽视的缺点,比如舰艇排水量大,势必就要加大螺旋桨尺寸,这就对螺旋桨整体强度提出了更高要求。
为了解决飞机在3马赫飞行时机体难以抵御摩擦高温的问题,美国在研制A-12(后被改装为SR-71黑鸟侦察机)飞机时,特地为该机采用了耐高温、强度高的钛合金。说到这里也会有人发问,用钛合金当作螺旋桨材料是否行得通,其实这也是不可取的,不但是目前的钛合金焊接工艺较为落后,而且其加工成本非常高,不适于制造螺旋桨。
中国则选择了权衡方案,那就是为海军舰船配备由镍铝青铜合金制造的螺旋桨。
国产航母螺旋桨用什么材料?不锈钢不过关,就连钛合金都不行