[科普中国]-变距螺旋桨

分类

所有现有的各种型别与构造的变距螺旋桨可以分为下列两种基本型别：

1)液压式变距螺旋桨——应用最广，其桨叶转动机构是由滑油压力来推动的；

2)电动式变距螺旋桨——其桨叶转动是由电动机带动的。

滑油的运动或电动机的开动是用离心调节器来调节的。

液压式变距螺旋桨我们来研究液压式变距螺旋桨的构造，首先要注意到桨叶及安装于桨叶上的配重的离心力对于桨叶位置的影响。桨叶元素的离心力方向是沿着连接螺旋桨桨轴和元素重心的直线，产生一个分力对于桨叶桨轴的力矩方向是减小其安装角的。

配重的离心力有一个分力，其力矩方向是加大安装角的。大多数液压螺旋桨的套筒是单向作用的，即桨叶在滑油压力的作用下向一边旋转，而螺旋桨旋转所产生的离心力使桨叶向另一边旋转。

此时，可能有两种变相的单向作用型式：正向式和反向式。正向式是在滑油压力的作用下变小距，而在配重的离心力作用下变大距；反向式是在桨叶离心力作用下变小距，而在滑油燃力作用下变大距。后一种情况不用配重。

电动式变距螺旋桨电动式变距螺旋桨已如前述，是由电动机通过传动比很小(1：7000或1：12000)的减速器来转动螺旋桨的。电动机是可逆的，即能向两边旋转。从一个旋转方向转换到另一个力向是由离心调节器来控制的。2

发展历程一战时期，人们又开始意识到变距螺旋桨在提高发动机功率和自身效率方面具有很大的潜力。但在金属螺旋桨问世之前，由于木制螺旋桨结构上的限制，使得变距螺旋桨还停留在理论上。

1923年金属螺旋桨进入实用阶段后，变距螺旋桨的需求日益迫切，传统定距螺旋桨已经无法同时满足起飞和巡航的要求。

1933年，自动变距螺旋桨首次在波音247运输机上得到应用，其性能明显改善。变距螺旋桨，大大改善了飞机的适应性。3

工作原理变距螺旋桨液压系统变距螺旋桨的液压系统是指由驾驶台或机舱遥控操纵变距螺旋桨螺距变化的液压系统。由遥控、配油及转叶机构等部分组成。

其工作原理是：当遥控操纵杆向左拉动滑阀时，压力油由滑阀左端的通道进入转叶机构的伺服油缸中的活塞的左部空间，以推动活塞向右移。活塞右部空间的油则经滑阀右端排到油箱中。这时连在活塞上的拉杆拉动转叶机构使螺距增大；在活塞向右移的同时推动反馈装置套筒向右滑动，使滑阀又复至居中位置，活塞两侧油压相等，因而停止在所需的位置上。当要减小螺距时，将遥控操纵杆向右推动滑阀，压力油则经滑阀右端的通道进入活塞右部空间，以推动活塞左移，这种液压系统由于采用了负余面的滑阀，当滑阀居中时有一定的漏泄作用，故在不变化螺距时泵所要求的功率较小；而当需变化螺距拉动滑阀时，向左则泵的压力增大到推动活塞左移的压力。这就改善了泵的工作状况。

变距螺旋桨调节机构由飞机发动机驱动的螺旋桨1的速度增大时，圆盘2的转速升高，使重锤3向外运动，换向阀4的滑阀移至上方。从换向阀出来的流体被送往伺服机构5的油缸，该伺服机构的活塞固定不动，故流体使油缸向右移动。

进而，附着在油缸上的导槽a通过拨销b的作用，使螺旋桨叶片绕其轴线回转。其结果螺旋桨间距增大，驱动螺旋桨所需动力增大，使发动机与螺旋桨的速度减小。

反之，当螺旋桨的速度减小时，弹簧7使换向阀4的滑阀向下移动，弹簧6从伺服机构5的油缸内将流体挤出，使油缸向左移动。于是螺旋桨间距减小，驱动螺旋桨所需动力减小，使发动机与螺旋桨的速度增大。4

优点从空气力学知道，采用变距螺旋桨显著地提高了螺旋桨的效率，因而改进了发动机功率的利用程度和飞机的飞行性能(速度、航程、升限、起飞滑跑、爬升攀等等)。变距即改变桨叶剖面的安装角，其目的在于使截面具有最有利的攻角。

同时，由于螺旋桨的桨转阻力因剖面攻角的减小而减小，螺旋桨的桨数就增加：当速度增加时，螺旋桨变“轻”而发动机就产生不良的“飞桨”。相似的推理可以表明，在速度减低时为了防止桨数下降，必须减小桨叶剖面的安装角。在现代变距螺旋桨的自动机构中，安装角是这样改变的：使螺旋桨的桨数保持一定。2