關於螺旋槳的指標 槳距和槳葉角 propeller pitch & blade angle

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

槳距(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.

槳葉角, 槳葉安裝角, 槳葉傾斜角(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 槳距和滑距

螺旋槳的作用是產生拉力或者負拉力,帶動飛機向前飛行。
槳距是指當螺旋槳在立體空間中,繞軸轉動一圈之後,(螺旋槳拉動飛機)沿軸心方向移動的距離。


也許字面上不好理解,看看上面的圖大概可以更容易理解吧。
其實也可以把螺旋槳想像為一個套在螺絲上的螺母,螺母轉動後會沿軸的方向前後移動,
這個距離就是槳距。


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很多螺旋槳的背面都標有槳距的數字,這個數字單位為英尺。
比如130英尺槳距的螺旋槳轉動一圈之後的移動距離為3.3米。
130*25.4=3302mm=3.3m

由於阻力等因素,槳距(也叫幾何槳距geometric pitch)是一個理想數值,
而實際上的能夠真正移動距離叫做有效槳距effctive pitch,
比如在網上曾經看到這樣一道題,
螺旋槳轉速為1800轉/分,飛機飛行速度540公里/小時,則螺旋槳的有效槳距為多少?
簡單計算一下,一分鐘的移動距離540/60=9公里,那麼有效槳距9000/1800=5米。
從這裡也可以看到,決定飛行速度的因素為螺旋槳的轉速和有效槳距。

槳距和有效槳距的差叫做螺旋槳滑距或者滑流(propeller slip),
滑距的大小影響著螺旋槳所產生的拉力大小,
反映了螺旋槳在工作過程中,對流過它的介質的壓縮程度。

如果螺旋槳上標註為"74-48"時,表示它的槳距為74英尺,有效槳距為48英尺。

2 槳葉角和槳葉迎角

槳葉角Blade angle是螺旋槳的弦線與槳葉旋轉平面間的夾角,在下圖中用黃色弧線標出來。

很明顯,槳距和槳葉角是完全兩個不同的概念,
但是由於根據槳葉角基本可以確定槳距的大小,因此現實中人們經常把這個詞互換使用。
槳葉角增大的話,槳距也會增大(變大距),它們成正比關係。

上圖中還可以看到另外一個角度,即槳葉迎角Angle of Attack,
由綠色弧線標出來。
槳葉迎角為槳葉弦線和空氣流過槳葉的相對速度方向之間的夾角。
要知道,槳葉迎角是影響螺旋槳效率的主要因素,
使螺旋槳效率最大的槳葉迎角在2度到4度之間。

影響槳葉迎角的因素包括槳葉角,飛行速度和螺旋槳轉速。
當槳葉角和轉速不變時,飛行速度增大槳葉迎角減小,飛行速度減小槳葉迎角增大。
當槳葉角和飛行速度不變時,轉速增大槳葉迎角增大,轉速減小槳葉迎角減小。


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