飞机螺旋桨变距的工作原理

在严格的意义上，螺旋桨桨距是指螺旋桨转一圈纵向前进的理论距离。桨距和桨叶角描 述两个不同的概念，然而它们是密切相关的。如说一个螺旋桨有固定的桨距，实际上意味螺 旋桨桨叶给定在固定的梁叶角上。桨距和桨叶角存在下述关系，即

几何桨距定义为螺旋桨通过不可压缩介质转一圈前进的距离，没有任何效率损失。所以，桨叶角大，则几何桨距大。几何桨距是从距离桨毂桨叶长度75%点测量的。

有效桨距是指螺旋桨转一圈实际前进的距离。有效桨距从飞机在地面静止时的零到最有效的飞行状态几何桨距的90%变化。几何桨距和有效桨距之间的差称为滑流（滑距）。

螺旋桨滑流代表由于低效引起的总损失。滑流的大小影响拉力的大小。飞行速度的大小则取决于螺旋桨的有效桨距和转速。

可调桨距螺旋桨。地面可调桨距螺旋桨在飞行中桨叶角不能改变，在地面桨叶角可以改变。可控桨距螺旋桨在螺旋桨旋转时桨叶角可被改变。这使桨叶角为特定的飞行状态提供最好的性能。桨里位置的数目可被限制，如双位可控螺旋桨，或桨距在最小和最大给定之间任何角度调节。

下面则将重点介绍双位螺旋桨调节桨距的工作原理：

 1.双位螺旋桨

双位螺旋桨利用控制活门引导发动机滑油进入螺旋桨以减小桨叶角；泄放滑油返回发动 机，使桨叶进入高桨叶角。两种力用于引起桨叶角改变：在螺旋桨油缸里的滑油压力和作用 在配重上的离心力。其他的力对系统工作影响很小。当螺旋桨控制杆向前移时减小桨叶角， 选择活门转动引导发动机滑油进入螺旋桨油缸，滑油压力克服配重的离心力，桨叶角转到低 桨叶角（见图一）。

图一：桨叶角减小

 为增大桨叶角，驾驶舱控制杆后移，选择活门转动从螺旋桨释放滑油，现在配重的离心 力大于螺旋桨油缸中滑油产生的力。滑油流出油缸返回发动机集油槽，螺旋桨由配重的离心 力保持在高桨叶角（见图二）。

图二：桨叶角增大

 2.螺旋桨调速器

恒速螺旋桨系统中螺旋桨桨叶角由调速器作用改变而保持螺旋桨转速不变。几乎所有现 代中、高性能飞机都使用恒速螺旋桨。

螺旋桨调速器是一个转速敏感部件，响应系统转速的变化通过引导滑油进出螺旋桨来改 变桨叶角，使系统转速回到初始值。

,调速器分成3部分：头部、本体和基座。调速器头部包含飞重、转速计弹簧、控制滑轮 和转速计架等。调速器本体包含螺旋桨滑油流动控制机构：分油活门、滑油油路、释压活 门。基座包含增压泵，在发动机上的安装面，引导发动机滑油到泵和滑油从螺旋桨返回发动 机集油槽的油路（见图三）。

图三：调速器结构

分油活门的位置由连到传动轴端部的飞重作用决定。当转速增加时，飞重向外张开，分 油活门抬高；当转速减少时，飞重向内收，分油活门降低（见下面图示）。分油活门的移动 响应转速的改变，引导滑油流动调节桨叶角保持选择的转速。

飞重的作用力由位于飞重上面的转速计弹簧力克服。弹簧力由驾驶员通过控制机构调 节。当希望高转速时，驾驶舱控制杆向前移压缩转速计弹簧。增加的弹簧力使飞重向内收, 分油活门降低，引起桨叶角减小，转速增加，直到飞重离心方克服转速计弹簧力分油活门回 到中立位置。

无论何时飞重向外张开，分油活门抬高，调速器总是处于超速状态（见图四）。当 飞重向内收，调速器处于低速状态（见图五）。当转速同调速器给定值一样时，调速器 处于在转速状态（见图六）

图四：调速器在超速状态

图五：调速器在低速状态

图六：调速器在匀转速状态

 3.变距

螺旋桨调速器变距又可分为双向变距、正向变距和反向变距三种形式。桨叶角增大叫变 大距，桨叶角减小叫变小距。螺旋桨变大距和变小距都是靠液体压力进行的，这种螺旋桨调 速器称为双向液压式调速器（见图七）。

图七：双向变距

 驾驶舱内的变距杆固定在某一位置，即调速器弹簣力一定时，调速器自动保持某一相应 的发动机转速。这时离心力与弹簧力平衡，分油活门处于中立位置，螺旋桨桨叶角不发生 变化。

如果由于某种原因引起发动机转速增大，则离心飞重抬起分油活门的力量増大，分油活 门上移。从滑油泵来的滑油进入大距油路，流入变距活塞左边的A室，变距活塞右移，蠟 旋桨变大距。同时，变距活塞右边B室的滑油顺着小距油路回油。随着螺旋桨桨叶角的增 大，螺旋桨的阻力力矩增加，发动机转速减小。随着转速的减小，离心飞重抬起分油活门的 力量也随之减小，分油活门又向下移，宜到转速减小到原来的数值，分油活门回到中立位 量，堵住变距油路，螺旋桨桨叶角不再变大，转速不再减小，调速器保持原来的转速不变 （见图八）。

图八： 转速增大时变大距工作情形

转速减小时调速器的工作与转速増大时的相反（见图九）。

图九： 转速减小时变小距工作情形

有的螺旋桨不是完全依靠液体压力来变大距和变小距。用液体压力变大距，用螺旋桨桨 叶旋转时所产生的离心力变小距叫反向变距（见图十）。

图十： 反向变距工作原理

这种形式的变距，当油压损失 时会自动变小距，因此，反向变距螺旋桨有定距机构。

螺旋桨由液体压力变小距，用螺旋桨上装置的配重所产生的离心力变大距叫正向变距 （见图十一）。

图十一： 正向变距工作原理

如果需要改变装有以上两种调速器的发动机转速，同双向变距的情况一样，应通过操纵 变距杆来实现。前推变距杆，调速器弹簧力增大，发动机转速增大；后拉变距杆，发动机转 速减小。

有的机型上用的是电动式调速器，主要由离心飞重、弹簧、双向电动机、接触装置和继 电器组成（见图十二）。

 图十二：电动式调速器工作原理

 驾驶舱变距杆固定在某一位置时，调速器弹簧力不变，自动保证发动机在某一转速工 作。接触装置的中间接触点恰好停留在中间位置，与上、下接触点均不接触。电动机不转 动，螺旋桨桨叶角不发生变化。如果由于某种原因引起发动机转速增大，则离心飞重向上抬 起中间触点的力量也增大，中间触点上移，与上面的接触点接触，电动机随即转动，使螺旋桨变大距，发动机转速减小，直到转速回到原来的数值为止。中间接触点又回到中间位置， 电路断开，电动机停止转动，桨叶角不再增大，发动机又回到原来的转速。发动机转速减 小，调速器的工作情形与上面所述完全相反。如果需要改变发动机转速，应通过操纵变距杆 来实现。

如上所述，改变螺旋桨的桨叶角叫变距；增大桨叶角叫变大距；减小桨叶角叫变小距。螺旋桨从高桨叶角返回低桨叶角叫回桨。飞行速度、高度改变引起发动机转速变化，适当地 改变桨叶角，使阻力力矩始终等于旋转力矩，转速就可以保持不变。例如，飞行速度增大 时，桨叶迎角a减小，螺旋桨变“轻”,发动机转速会因阻力力矩减小而增大。这种情况 下，如果增大桨叶角饥发动机转速就不会随飞行速度增大而增大（见图十三）。发动机启动时螺旋桨应在低桨叶角位置。

图十三： 飞行速度变化时桨叶角的调节