[科普中国]-恒速螺旋桨

组成

恒速螺旋桨是一种可变螺距螺旋桨，是由桨叶，桨毂，尾轴，配油环，变距油缸，螺距反馈杆，推拉杆，中间轴，变距活塞，变距滑座，偏心销及滑块所组成。恒速螺旋桨是液压作为动力源，依靠液压系统中的执行元件变距油缸来实现的，通过推拉杆变距，滑座固定在推拉杆上。由于桨叶根端部的偏心销的作用，将平移直线运动转化为旋轴运动，从而实现变距的目的。

操作操作原理发动机是在螺旋桨控制杆处于低桨距/高转速位置时起动的。这个位置降低了螺旋桨的负荷和阻力，其结果是更易于起动和加热发动机。在试车期间，应该从头至尾缓慢而平稳地操作螺旋桨桨叶调节机构完成一个完整的周期。这是通过移动螺旋桨控制杆(歧管压力设定达到1 600 r/min的转速)到高桨距/低转速位置实现的，让转速稳定，然后螺旋桨控制杆移回到低桨距起飞位置。应该这样做的原因有两个：确定系统是否运行正常和让试车不久的机油在螺旋桨调节系统中循环。应该记住机油已经在上一次发动机关闭时流入螺旋桨油缸。如果螺旋桨油缸有一定的漏油，那么机油就会凝结，特别是在外部大气温度很低时。因而，如果在起飞之前没有让螺旋桨运转一段时间，则在起飞时发动机有可能超速。

装配了恒速螺旋桨的飞机其起飞性能高于装配了固定桨距螺旋桨的同样功率的飞机。这是因为使用恒速螺旋桨时，飞机可以在静止不动的条件下输出其最大的额定马力(转速计上的红线)。另一方面使用固定桨距螺旋桨的飞机，必须沿跑道增加空速和螺旋桨上的空气动力载荷才能让转速和马力稳定地提高到它们的最大值。在恒速螺旋桨条件下，一旦使用最大功率则转速计读数应该达到红线转速的40%以内，并且在整个起飞过程中一直保持这个数值。

过大的歧管压力升高了气缸内的压缩压力，导致发动机内部产生高的应力。过大的压力还导致发动机高温。高歧管压力和低转速的结合会诱发破坏性的爆震。为了避免这种状况，在改变功率时应该遵守下列步骤：增加功率时，首先增加转速，然后增加歧管压力。降低功率时，首先降低歧管压力，然后降低转速。

在非涡轮增压的发动机上，以inHg(英寸汞柱)为单位的歧管压力不要超过以百转为单位的巡航功率转速(r/min)这个说法是错误的。选择巡航功率设定时应该参考AFM/POH中的巡航功率表格。不管这些表格中列出来的转速和歧管压力组合是什么情况，它们都已经经过飞行测试以及相应的机身和发动机制造商的机身和发动机工程师批准。因而，如果在功率表格中有2100 r/min和24 inHg歧管压力的设定，那么它们是已被批准可以使用的。

对于恒速螺旋桨，可以在不使发动机超速的条件下降低功率。系统通过增加螺旋桨桨叶角来抵消下降时的空速增加。如果下降得太快，或者是从高空开始下降，那么即使最大桨叶角极限也不足以保持转速恒定。出现这种情况时，转速对油门的任何变化都会做出反应。

一些飞行员认为为了在发生紧急情况时有最大马力可用，明智的做法是在进近过程中按最大转速设定螺旋桨控制杆。如果在进近的早期阶段就把调速器设定为较高的转速，这时桨叶还没有到达它们的最大桨叶角停止位，那么转速可能会增加到危险的极限数值。然而，如果在进近几乎完成之前螺旋桨控制杆没有被重新调整为起飞转速．则桨叶会达到或非常接近它们的桨叶角最小停止位，并且如果转速有任何改变，桨叶角的变化将很小。如果发生紧急情况，应该移动油门和螺旋桨控制杆到起飞位置。

在进近过程中，很多飞行员在他们短暂地突然加大油门时更喜欢直接地感觉飞机的反应。通过以低功率进近但让螺旋桨控制杆设定在或接近巡航转速，就可以获得这样的结果。尽管调速器对油门设定的任何变化都会作出快速响应，但是在桨叶调节到吸收增加的功率之前，突然和快速地增加油门设定会导致发动机短暂地超速。如果在进近过程中出现紧急情况需要使用最大功率，那么突然地向前推油门杆会导致发动机短暂超速，超过调速器可以调节的转速。发动机速度的这种临时性增加其目的是紧急的功率储备。

操作要点有关恒速螺旋桨操作需要记住的要点如下：

1、转速计上的红线不仅表示最大可用转速，而且表示获得发动机额定马力所需要的转速。

2、当快速地前推油门到起飞位置时，可能出现短暂的螺旋桨超速现象。如果没有超过额定转速10%且不超过3秒钟，那么通常这并不严重。

3、转速计上的绿色弧线表示正常运行范围。当在这个范围内输出功率时，则发动机驱动螺旋桨。但是，在低于绿色弧线时，通常是旋转的螺旋桨驱动发动机。在低于绿色弧线下长时问运行对发动机有害。

4、在低海拔机场起飞时，歧管压力的inHg数可能超过转速。大多数情况下这是正常的。飞行员应该参考AFM/POH来了解限制情况。

5、所有改变功率的操作应该是平稳而缓慢的，以避免歧管压力过大和/或发动机超速。2

桨叶控制方法固定力和可变力是控制桨叶角的两种相反的力，工作时，固定力有使桨叶角度增加或减小的趋势，这取决于特定的设计。固定力可以由作用于配重上的离心力产生，也可以由弹簧产生或者仅仅由离心扭矩产生。可变力，会通过抵消固定力使桨叶角改变，它是由螺旋桨桨帽内的液压活塞式调速器驱动。这个活塞是通过机械连杆机构和桨叶相连，这个连杆机构把液压活塞线性的运动转化为调节桨叶角大小所需的旋转运动。

如在某种Mccauley螺旋桨里面，活塞上的油压被用来增加桨叶角。当控制器把油从活塞中排出时，桨叶上面的离心扭距和螺旋桨桨毂里面的助力弹簧会使桨距减小。其他系统的工作可能恰恰相反，但原理是一样的。

调速器，通过传动轴连接到发动机齿轮系，它感知发动机的转速并将它与飞行员用螺旋桨变距杆选定的转速相比较。它使压力油改变流动方向，流向螺旋桨或由螺旋桨流出，这会改变桨叶角以保持转速。传动轴上的油泵驱动齿轮和油泵从动齿轮相啮合，把油往外泵出，将发动机的滑油压力增大到螺旋桨系统所需的值。一个释压阀门会在超压时将过量的滑油旁路到泵入口。油会流过中空的传动轴到达调速器的分油阀门，它在传动轴里上下移动，以便引导油料通过不同的出口。一个出口把压力滑油导向螺旋桨桨帽，另外一个出口允许滑油从桨帽流出，以释放压力。

分油阀门的位置是由一套安装在传动轴一端的离心飞锤控制。离心飞锤，对离心力敏感，当转速增大时会向外移，转速减小时向内移。在向外的位置，离心飞锤会抬高分油阀门，在向内的位置，会降低分油阀门。调速弹簧向下压分油阀门，它通过控制钢缆、滑轮及调速齿条连接到驾驶舱的螺旋桨变距杆。

如果飞行员想要发动机转速提高一些，螺旋桨变距杆就要向前推。这会压缩调速弹簧，弹簧又会向下压离心飞锤，使离心飞锤向内移。螺旋桨的转速比预想的速度要低，处在“欠速”状态。由于离心飞锤向内移，它向下移动分油阀门，在压力作用下滑油流向螺旋桨桨帽。滑油压力作用在活塞上，使桨叶角减小。较小的桨叶角使螺旋桨在给定的条件下旋转得更快，所以转速提高。随着转速提高，离心飞锤上的离心力增大，会逐渐地克服调速弹簧的弹力，同时分油阀门会回到它的中立位置。使滑油不再流动，可以保持桨叶角恒定。

如果飞行员想要降低转速，可将螺旋桨变距杆向后移动，减小调速弹簧的压紧程度，使离心飞锤向外移。这种状况，称为“超速”，指实际转速比螺旋桨变距杆设置的转速高。离心飞锤就使分油阀门上升，使滑油从螺旋桨的桨帽中流出，桨叶角度增加，从而使得转速下降。转速下降，使离心飞锤上的离心力减小，慢慢地，调速弹簧的力会使分油阀门向下。分油阀门会回到中立位置，滑油的流动停止，桨叶角会在平衡被再次打破之前保持不变。这些听起来很复杂，几乎是同时发生的。超速和欠速状态修正得很快，飞行员一般意识不到它们的发生，甚至在转速计上也显示不出来。

当然，这个过程是有限制的。调速器可以使桨叶角在低距和高距的极限范围内保持给定的转速，但这仍然需要消耗功率。如果允许的话，每架飞机的螺旋桨都可以超过它的最大海平面转速爬升。通常吸气式发动机很快就可以实现。但是事实上除了发动机功率之外，螺旋桨可以利用其他功率，如迎面吹来的气流的能量。只要工作在给定的转速，无论是发动机转动螺旋桨还是螺旋桨转动发动机，调速器都会工作。将发动机设定为慢车，使飞机俯冲，会使气流转动螺旋桨，螺旋桨又带动发动机。如果螺旋桨转速被设置为2200r/rain，调速器会调整桨叶角度以保持这个转速，而不管油门杆如何设定。1

范围恒速螺旋桨的桨叶角范围为11 .5°～40°。飞机速度越高，桨叶角范围越大。2

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