关于螺旋桨的指标 桨距和桨叶角 propeller pitch & blade angle

在FAA-H-8083-25A Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge中有下面说明:

桨距(propeller pitch, プロペラのピッチ)
The pitch is defined as the distance a propeller would travel in one revolution if it were turning in a solid.

桨叶角, 桨叶安装角, 桨叶倾斜角(blade angle, angle of propeller blade, プロペラの傾斜角)
The angle of a propeller blade, as measured against the hub of the propeller, keeps the angle of attack relatively constant along the span of the propeller blade, reducing or eliminating the possilibility of a stall.
Blade angle, usually measured in degrees, is the angle between the chord of the blade and the plane of rotation and is measured at a specifi c point along the length of the blade.

1 桨距和滑距

螺旋桨的作用是产生拉力或者负拉力,带动飞机向前飞行。
桨距是指当螺旋桨在立体空间中,绕轴转动一圈之后,(螺旋桨拉动飞机)沿轴心方向移动的距离。


也许字面上不好理解,看看上面的图大概可以更容易理解吧。
其实也可以把螺旋桨想像为一个套在螺丝上的螺母,螺母转动后会沿轴的方向前后移动,
这个距离就是桨距。


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很多螺旋桨的背面都标有桨距的数字,这个数字单位为英尺。
比如130英尺桨距的螺旋桨转动一圈之后的移动距离为3.3米。
130*25.4=3302mm=3.3m

由于阻力等因素,桨距(也叫几何桨距geometric pitch)是一个理想数值,
而实际上的能够真正移动距离叫做有效桨距effctive pitch,
比如在网上曾经看到这样一道题,
螺旋桨转速为1800转/分,飞机飞行速度540公里/小时,则螺旋桨的有效桨距为多少?
简单计算一下,一分钟的移动距离540/60=9公里,那么有效桨距9000/1800=5米。
从这里也可以看到,决定飞行速度的因素为螺旋桨的转速和有效桨距。

桨距和有效桨距的差叫做螺旋桨滑距或者滑流(propeller slip),
滑距的大小影响着螺旋桨所产生的拉力大小,
反映了螺旋桨在工作过程中,对流过它的介质的压缩程度。

如果螺旋桨上标注为"74-48"时,表示它的桨距为74英尺,有效桨距为48英尺。

2 桨叶角和桨叶迎角

桨叶角Blade angle是螺旋桨的弦线与桨叶旋转平面间的夹角,在下图中用黄色弧线标出来。

很明显,桨距和桨叶角是完全两个不同的概念,
但是由于根据桨叶角基本可以确定桨距的大小,因此现实中人们经常把这个词互换使用。
桨叶角增大的话,桨距也会增大(变大距),它们成正比关系。

上图中还可以看到另外一个角度,即桨叶迎角Angle of Attack,
由绿色弧线标出来。
桨叶迎角为桨叶弦线和空气流过桨叶的相对速度方向之间的夹角。
要知道,桨叶迎角是影响螺旋桨效率的主要因素,
使螺旋桨效率最大的桨叶迎角在2度到4度之间。

影响桨叶迎角的因素包括桨叶角,飞行速度和螺旋桨转速。
当桨叶角和转速不变时,飞行速度增大桨叶迎角减小,飞行速度减小桨叶迎角增大。
当桨叶角和飞行速度不变时,转速增大桨叶迎角增大,转速减小桨叶迎角减小。


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