雅典憲章

[拼音]：kongqi luoxuanjiang

[英文]：air propeller

靠槳葉在空氣中旋轉將發動機轉動功率轉化為推進力或升力的裝置，簡稱螺旋槳。它由多個槳葉和中央的槳轂組成，槳葉好像一扭轉的細長機翼安裝在槳轂上，發動機軸與槳轂相連線並帶動它旋轉。中國明代（1368～1644年）民間的玩具“竹蜻蜓”實際上是一種原始的螺旋槳。噴氣發動機出現以前，所有帶動力的航空器無不以螺旋槳作為產生推動力的裝置。目前螺旋槳仍用於裝活塞式和渦輪螺旋槳發動機的亞音速飛機。直升機旋翼和尾槳也是一種螺旋槳。

原理

螺旋槳旋轉時，槳葉不斷把大量空氣（推進介質）向後推去，在槳葉上產生一向前的力，即推進力。一般情況下，螺旋槳除旋轉外還有前進速度。如擷取一小段槳葉來看，恰像一小段機翼，其相對氣流速度由前進速度和旋轉速度合成（圖1 ）。槳葉上的氣動力在前進方向的分力構成拉力。在旋轉面內的分量形成阻止螺旋槳旋轉的力矩，由發動機的力矩來平衡。槳葉剖面弦(相當於翼弦)與旋轉平面夾角稱槳葉安裝角。螺旋槳旋轉一圈，以槳葉安裝角為導引向前推進的距離稱為槳距。實際上槳葉上每一剖面的前進速度都是相同的，但圓周速度則與該剖面距轉軸的距離（半徑）成正比，所以各剖面相對氣流與旋轉平面的夾角隨著離轉軸的距離增大而逐步減小，為了使槳葉每個剖面與相對氣流都保持在有利的迎角範圍內，各剖面的安裝角也隨著與轉軸的距離增大而減小。這就是每個槳葉都有扭轉的原因。

螺旋槳效率

以螺旋槳的輸出功率與輸入功率之比表示。輸出功率為螺旋槳的拉力與飛行速度的乘積。輸入功率為發動機帶動螺旋槳旋轉的功率。在飛機起飛滑跑前，由於前進速度為零，所以螺旋槳效率也是零，發動機的功率全部用於增加空氣的動能。隨著前進速度的增加，螺旋槳效率不斷增大，速度在200～700公里/時範圍內效率較高，飛行速度再增大，由於壓縮效應槳尖出現波阻，效率急劇下降。螺旋槳在飛行中的最高效率可達85％～90％。螺旋槳的直徑比噴氣發動機的大得多，作為推進介質的空氣流量較大，在發動機功率相同時，螺旋槳後面的空氣速度低，產生的推力較大，這對起飛（需要大推力）非常有利。

構造特點

螺旋槳有2、3或4個槳葉，一般槳葉數目越多吸收功率越大。有時在大功率渦輪螺旋槳飛機上還採用一種套軸式螺旋槳，它實際上是兩個反向旋轉的螺旋槳，可以抵消反作用扭矩。在發動機功率低於100千瓦的輕型飛機上，常用雙葉木製螺旋槳。它是用一根拼接的木材兩邊修成扭轉的槳葉，中間開孔與發動機軸相連線。螺旋槳要承受高速旋轉時槳葉自身的離心慣性力和氣動載荷。大功率螺旋槳在槳葉根部受到的離心力可達200千牛( 20噸力)。此外還有發動機和氣動力引起的振動。大功率發動機一般採用3葉和4葉螺旋槳，並多用鋁合金和鋼來製造槳葉。鋁和鋼製槳葉因材料堅固可以做得薄一些，有利於提高螺旋槳在高速時的效率。70年代以後還用複合材料製造槳葉以減輕重量。

分類

螺旋槳分為定（槳）距和變距螺旋槳兩大類。

（1）定距螺旋槳：木製螺旋槳一般都是定距的。它的槳距（或槳葉安裝角）是固定的。適合低速的槳葉安裝角在高速飛行時就顯得過小；同樣，適合高速飛行的安裝角在低速時又嫌大。所以定距螺旋槳只在選定的速度範圍內效率較高，在其他狀態下效率較低。定距螺旋槳構造簡單，重量輕，在功率很小的輕型飛機和超輕型飛機上得到廣泛應用。

（2）變距螺旋槳：為了解決定距螺旋槳高、低速效能的矛盾，遂出現了飛行中可變槳距的螺旋槳。螺旋槳變距機構（圖2a）由液壓或電力驅動（圖2b）。最初使用的是雙距螺旋槳。高速時用高距，低速（如起飛、爬升狀態）時用低距，以後又逐步增加槳距的數目，以適應更多的飛行狀態。最完善的變距螺旋槳是帶有轉速調節器的恆速螺旋槳。轉速調節器實際上是一個能自動調節槳距、保持恆定轉速的裝置。駕駛員可以通過控制調節器和油門的方法改變發動機和螺旋槳的轉速，一方面調節螺旋槳的拉力，同時使螺旋槳處於最佳工作狀態。在多發動機飛機上，當一臺發動機發生故障停車時，螺旋槳在迎面氣流作用下像風車一樣轉動，一方面增加飛行阻力，造成很大的不平衡力矩，另外也可能進一步損壞發動機。為此變距螺旋槳還可自動順槳，即槳葉轉到基本順氣流方向而使螺旋槳靜止不動，以減小阻力。變距螺旋槳還能減小槳距，產生負拉力，以增加阻力，縮短著陸滑跑距離。這個狀態稱為反槳。

為了提高亞音速民用機的經濟性和降低飛機的油耗，70年代後期美國開始研究一種多槳葉螺旋槳，稱為風扇螺旋槳（圖3）。它有8～10片彎刀狀槳葉，葉片薄，直徑小。彎刀形狀能起相當於後掠翼（見後掠翼飛機）的作用，薄葉片有利於提高螺旋槳的轉速。它適用於更高的飛行馬赫數(M＝0.8)。由於葉片較多，螺旋槳單位推進面積吸收的功率可提高到300千瓦/米2(一般螺旋槳為80～120千瓦/米2)。