空氣螺旋槳

空氣螺旋槳又稱“螺旋槳”，“螺槳”指的是通過葉片在空中旋轉產生推進力的裝置。由幾個葉片和一個中心輪轂組成。當螺旋槳被發動機的輸出軸帶動旋轉時，葉片的斜面將空氣推回，使葉片得到反作用力，即推進力。驅動螺旋槳的動力裝置有兩種航空活塞發動機和渦槳發動機。按葉片數分為雙葉、三葉、四葉槳等等；根據葉片角度是否可以改變，分為定距槳、半變距槳（地面調整槳葉角）和變距槳（空中調整槳葉角）根據與發動機的配置關系，分為拉進式（位于發動機前）和推進式（位于發動機后）一般不適合高速飛機（時速800公里/h以上），但在低、在亞音速范圍內，它的效率超過噴氣式發動機。廣泛應用于支線飛機和通用航空飛機。

通過在空中旋轉葉片將發動機的旋轉動力轉化為推進力或升力的裝置，簡稱螺旋槳。它由多個葉片和一個中心輪轂組成葉片像扭曲的細長機翼一樣安裝在輪轂上，發動機軸與輪轂連接并帶動其旋轉。中國明代（1368 ~ 1644）民間的玩具“竹蜻蜓”實際上是一個原始的推進器。在噴氣發動機出現之前，所有有動力的飛機都使用螺旋槳作為產生推進力的裝置。螺旋槳仍然用于亞音速飛機的活塞和渦輪螺旋槳發動機。直升機旋翼和尾槳也是螺旋槳。

當螺旋槳旋轉時，葉片不斷地放出大量空氣（推進介質）向后推在葉片上產生一個向前的力，也就是推進力。一般來說，螺旋槳除了旋轉還有前進速度。如果我們切掉一個小葉片，就像一個小翅膀，它的相對氣流速度是由前進速度和旋轉速度合成的。葉片上向前方向的氣動力分量構成拉力。旋轉平面內的分量形成一個阻止螺旋槳旋轉的扭矩，這個扭矩被發動機的扭矩平衡。槳葉剖面弦(相當于翼弦)與旋轉平面的夾角稱為葉片安裝角。螺旋槳旋轉一周，以葉片安裝角為導向前進的距離稱為螺距。其實葉片上每個截面的前進速度都是一樣的，只是圓周速度和截面到轉軸的距離一樣（半徑）成正比，各段相對氣流與旋轉平面的夾角隨著離旋轉軸距離的增加而逐漸減小為了使葉片各段和相對氣流保持在有利的攻角范圍內，各段的安裝角度也隨著離轉軸距離的增加而減小。這就是為什么每個刀片都有一個扭曲。

螺旋槳有2、3或4個刀片通常，葉片數量越多，吸收的功率越大。大功率渦槳飛機有時會使用套筒螺旋槳，實際上是兩個螺旋槳反方向旋轉，可以抵消反扭矩。雙葉木槳常用于發動機功率小于100 kW的輕型飛機。它是一個雙面由木頭拼接而成的扭曲槳，中間的孔與發動機軸相連。螺旋槳在高速旋轉時要承受離心慣性力和葉片本身的氣動載荷。大功率螺旋槳葉根離心力可達200 kn( 20噸力)此外，還有發動機和空氣動力引起的振動。大功率發動機一般采用3葉和4葉螺旋槳，葉片采用鋁合金和鋼。鋁和鋼葉片由于材料堅固，可以做得更薄，有利于提高螺旋槳高速時的效率。20世紀70年代后，復合材料被用來制造葉片以減輕重量。

固定螺距和可變螺距螺旋槳

螺旋槳分為定（槳）螺距和變螺距螺旋槳可以分為兩類

①定距螺旋槳：木制螺旋槳一般都是固定距離的。它的槳距（或槳葉安裝角）是固定的。高速飛行時適合低速的葉片安裝角度太小；同樣，適合高速飛行的安裝角度在低速時過大。所以定距槳只在選定的速度范圍內效率高，其他狀態下效率低。定距螺旋槳結構簡單，重量輕，廣泛應用于小功率的輕型飛機和超輕型飛機。

②變距螺旋槳：為了知道螺旋槳的高度、低速性能的矛盾導致了飛行中變槳距螺旋槳的出現。螺旋槳變距機構（右圖a）由水力或電力驅動的（右圖b）起初，使用雙螺距螺旋槳。高速時距離遠，低速時距離遠（如起飛、爬升狀態）使用低俯仰，然后逐漸增加俯仰數，以適應更多的飛行條件。最完美的變距螺旋槳是帶有調速器的恒速螺旋槳。速度調節器實際上是一個自動螺距調節器、保持恒定轉速的裝置。駕駛員可以通過控制調節器和油門來改變發動機和螺旋槳的轉速，一方面調節螺旋槳的張力，同時使螺旋槳處于最佳工作狀態。在多引擎飛機上，當一個引擎無法停止時，螺旋槳在迎面氣流的作用下像風車一樣旋轉，一方面增加了飛行阻力，造成很大的力矩，另一方面可能會進一步損壞引擎。正因如此，變距螺旋槳也能自動跟隨螺旋槳，即葉片轉向氣流方向使螺旋槳靜止，以減少阻力。變距螺旋槳還可以減小螺距，產生負張力以增加阻力，縮短降落距離。這種狀態被稱為反螺旋槳。

風扇螺旋槳

為了提高亞音速民用飛機的經濟性，降低飛機的燃油消耗，美國在20世紀70年代末開始研究一種叫做風扇螺旋槳的多葉螺旋槳。它有8 ~ 10個彎葉片，葉片薄，直徑小。彎刀可以做成后掠翼的形狀（見后掠翼飛機）薄葉片的作用有利于提高螺旋槳的速度。適用于較高的飛行馬赫數(M=0.8)由于葉片較多，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80 ~ 120kW/米2)