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螺旋桨 对于有动力飞行的模型飞机来说，除了采用目前还不十分普及的喷气发动机外，都要靠螺旋桨产生拉力。因此，螺旋桨的好坏直接影响着模型的飞行性能甚至安全。 一、与螺旋桨有关的一些名词和术语
图1－37 螺旋桨各部分名称 螺旋桨各部分的名称与机翼又很多相似的地方。桨叶相当于机翼的翼面，桨叶也有前缘和后缘，桨叶的剖面形状也和机翼剖面形状差不多。但是模型飞机飞行时，螺旋桨一面旋转产生拉力，一面又随飞机前进，所以它的工作情况要比机翼复杂得多。 1、右旋螺旋桨和左旋螺旋桨 当我们站在螺旋桨后面（相当于飞机驾驶员的位置）来观察螺旋桨旋转。如果看到螺旋桨是顺时针方向旋转，这种螺旋桨称为右旋螺旋桨，反之称为左旋螺旋桨。 对于大多数活塞发动都采用右旋螺旋桨，这是因为使用的螺钉和螺纹都是右旋的居多，这样螺旋桨就不会松脱了，由于惯性，螺旋桨会变得很紧，保证了安全。 2、螺旋桨的旋转面 螺旋桨旋转时，通过螺旋桨上一点并且垂直与旋转轴的一个假想的平面。 3、螺旋桨直径（ 螺旋桨两个桨尖之间的距离。也可以认为是螺旋桨旋转时最大旋转面的直径。 4、桨叶角（ 桨叶剖面的弦线与旋转平面之间的夹角称为桨叶角。 从定义上看，螺旋桨的桨叶角与机翼的安装角相似。不过机翼装在机身上的安装角一般沿机翼翼展都是相同的，只有少数模型的机翼安装角在翼尖部分小，靠一根部分大。可是螺旋桨的桨叶却完全不同了：越靠近旋转轴，剖面的桨叶角越大；越接近桨尖，剖面的桨叶角越小。制作正确的螺旋桨，从桨尖到桨根，桨叶角的扭状程度是逐渐增大的。
图1－38 作用在螺旋桨上的空气动力 5、旋转速度（ 螺旋桨旋转时桨叶上任一剖面延圆周切线方向的旋转线速度。
由于螺旋桨桨叶各剖面到旋转轴的距离 6、前进速度（ 模型飞机飞行时，由于桨叶随着模型一起运动，所以螺旋桨的前进速度等于模型飞机的飞行速度。 7、合速度（ 螺旋桨旋转时产生拉力，使模型向前飞行。这是，真正作用在桨叶上的气流是螺旋桨旋转引起的相对气流速度 8、桨叶迎角（ 桨叶剖面的弦线与合速度方向之间的夹角称为桨叶迎角。如果模型没有前进速度，那么桨叶角 与机翼情况相似，这个角度的大小，决定了桨叶剖面产生的拉力大小。 9、气流角（ 合速度 显然，由于桨叶各剖面处的旋转速度都不相同，所以越靠近桨尖气流角越小。 10、几何螺距（ 如果螺旋桨翼面旋转一面前进，亲近的方向是沿着桨叶剖面的翼弦方向，也就是说桨叶迎角为0度，那么每旋转一圈，剖面前进的距离称为几何螺距（
图1－39 几何螺距与实际螺距 但是与机翼的情况相似，要使螺旋桨产生足够的拉力，桨叶与相对气流一定要呈某个迎角，所以在实际飞行中桨叶应当是沿着气流的方向并带着某个迎角前进，而不是沿桨叶剖面翼弦方向前进。螺旋桨桨叶沿着相对气流方向旋转一周，剖面前进的距离称为实际螺距（ 螺距太大而飞行速度不够快，则攻角太大而失速，这种情形在这里叫螺旋桨打滑，螺距太小而飞行速度太快，则攻角太小，效率则很差，所以结论是高速飞机用小桨大螺距，低速飞机用大桨小螺距。以前在莱特兄弟时代，飞机做好以后要拉一个绑在树上磅秤来测拉力，现在在航模飞行场上偶而也有人这么做，现在我们知道这是多余的，测得的拉力因没有飞机前进的速度，只是静拉力，所以只有在飞机静止时有效，飞机有了速度后就不准了。 二、工作原理 螺旋桨转动时，相对气流在桨叶剖面上产生的力可以分解为两个分力，即平行于模型前进速度的拉力 要使螺旋桨继续不断的旋转，就需要各螺旋桨提供克服旋转阻力的能量。为保证螺旋桨正常工作而需要动力系统提供的功率，称为螺旋桨的需用功率。在单位时间内螺旋桨拉力对模型做的功，称为可用功率。它等于拉力与飞行速度的乘积。可用功率与需用功率的比值就称为螺旋桨的功率。
螺旋桨效率是评定螺旋桨好坏的一个标准。由于动力系统本身的损耗，以及螺旋桨旋转时需要克服旋转阻力，所以螺旋桨的效率总是小于1的。一般模型飞机螺旋桨的效率为0.5~0.75。 与机翼的升阻比一样，螺旋桨的拉力 桨叶角
而：
在螺旋桨各剖面处，前进速度
三、螺旋桨几何尺寸 1、螺旋桨桨叶的宽度（ 螺旋桨桨叶的宽度及桨叶剖面的弦长。一般用它与螺旋桨直径的比值来表示，称为相对宽度：
螺旋桨各个剖面的相对宽度虽然是不相等的，但它却按照一定的规律变化。剖面宽度变化规律与所选择的桨叶平面图形有关。从简单的空气动力学的观点来看，椭圆形的桨叶平面形状最好，但一般为了设计和制造方便往往把螺旋桨的平面形状做成梯形的。 当发动机的转速比较高时，桨叶的宽度不宜过大，否则会降低转速。而转速慢的为了提高效率，桨叶宽度就大一些。 模型飞机螺旋桨桨叶的宽度与直径之比为0.07~0.11，一般桨叶最大宽度放在0.50~0.75半径处。 2、螺旋桨的桨叶角（
图1－40 桨叶角与拉力的关系
图1－41 不同半径处桨叶角 桨叶角靠近桨根大，靠近桨尖小。桨尖处因为受到桨尖涡流的影响所产生的拉力的作用要减小一些。而尖根处线速度较低，拉力很小，因此常用球锥型的整流罩把桨根包住，以减少阻力。 3、桨叶剖面的翼型 螺旋桨桨叶的剖面大多数采用平凸翼型或者凹凸翼型。平凸翼型的桨叶所产生的拉力较小，但是旋转阻力也比较小。活塞发动机一般常用平凸剖面。凹凸翼型的剖面产生的拉力较大，但是旋转阻力也比较大。因此，速度快的模型用的螺旋桨多时为平凸翼型的，速度慢的为了提高效率采用的是凹凸剖面。一般用在低速模型上。
图1－42 螺旋桨实物照片 图中所示的螺旋桨，上面除了公司的标志外[APC]，另外还有一组数字12x9，这是选择螺旋桨最重要的一组数字，12代表这支螺旋桨直径是12英寸，9代表螺距是9英寸，另一组数字305x227是公制表示，单位是mm，代表意义完全一样，直径的含义大家都了解，螺距的概念是螺旋桨旋转一圈（依螺旋桨的角度），理论上螺旋桨前进的距离（如图5-2）。当螺旋桨旋转时桨上的点因距离轴心的不同，行走的距离也不同（=2 x 3.1416 x r），现在的螺旋桨都是定螺距桨，就是旋转一圈桨上每一点的螺距都一样，所以越靠近轴心，桨叶角越大，桨尖部分角度就比较小。当然还有一种定螺角桨，这种桨桨上每一点角度都一样，当旋转一圈时桨上每一点的螺距都不一样，越靠桨尖越大， 螺距最好的解决办法当然是使用变距螺旋桨，可依飞行速度不同改变螺距，二次大战后大部分的螺旋桨飞机都已使用变距螺旋桨，这一技术可依飞机飞行速度变换螺距以取得更佳的效率，万一引擎熄火还可以打顺桨，使螺旋桨的阻力减至最低增加滑行距离。日本MK模型出过一组60级用的可变距桨，但在美国模型飞机禁止用可变距桨，怕飞出来伤人，此外螺旋桨靠轴心部分效率很差，所以很多场合都装上机头罩以减低阻力。 四、螺旋桨的分类 螺旋桨可依不同方式分类如下： 1、依桨叶数： 单桨：竞速机常用，可避免吃到前叶的尾流，效率最佳，但另一端要配平。 双桨：最常见的型式，合理的效率，容易平衡。 三桨以上：像真机或桨叶长度受限时使用，效率稍差。 2、依推力方向： 拉力桨：即正桨，从飞机前面产生拉力使飞机向前。 推力桨：即反桨，从飞机后面产生推力使飞机向前，少数引擎可逆转，双引擎飞机其中一个引擎逆转用反桨以抵消反扭力。 3、依材值： 木桨：刚性好，重量轻，但易损坏。 塑胶桨：便宜，选择性多，较不易损坏。 碳纤桨：最好，最贵。 五、螺旋桨与发动机的匹配 螺旋桨的效率还与发动机有很大关系。如果发动机配备了不合适的螺旋桨，将使发动机的转速不够、动力下降、能耗增加。现在的航模很少直接有发动机驱动螺旋桨，因为螺旋桨转速高，当阻力增大时拉力增加比较小。因此都倾向于使用大直径、长螺距的螺旋桨配以减速组，否则只能使小直径、短螺距的螺旋桨。 有一类螺旋桨动力组是将小直径、大叶片的螺旋桨安装在涵道管内，称为涵道风扇，可由电动机或者内燃机直接带动，往往用于像真模型喷气飞机中，由于螺旋桨直径小，效率比较低，但是有比较高的象真度。 |
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