关于航模的几点积累（四）关于螺旋桨

关于固定翼飞行器的螺旋桨

1.螺旋桨的几种类型：

按材质：塑料、木质、碳纤维、玻璃纤维、尼龙等

按桨叶数量：单叶桨、双叶桨、三叶桨等

按固定方式：快拆桨、大孔桨(适配子弹头)、小孔桨（适配螺旋桨保护器）

这几种螺旋桨之间的对比分析

2.螺旋桨的重要参数——桨径和螺距

桨有两个重要的参数，桨直径（桨径）和桨螺距（螺距），单位均为英寸。例如8060桨，就是说这个桨直径是8英寸。即82.54＝20.32厘米。螺距则为6英寸。螺距则代表桨旋转一周前进的距离。直观理解就是你拿一个20.32厘米的薄木片，两只手捏住两端，各向相反方向扭动。扭一下就是8010，再扭一下8020，再扭狠点就是8060。当然，这是一个很不严谨的类比，仅仅只能用来帮助大家理解螺距是什么意思。

桨直径和螺距越大，桨能提供的拉（推）力越大。注意桨直径是指桨转动所形成的圆的直径，而不是桨叶的总长度。对于双叶桨（两片桨叶，这是最常用的桨）恰好是两片桨叶长度之和；而对于单叶桨，直径是桨叶的长度2；而三叶桨，直径就不是桨叶之和了。一般来讲，如果想让飞机飞得慢用大桨；飞得快则用小桨。

3.螺旋桨的效率问题：

对于特定的螺旋桨，随着桨叶数的增加，其产生的最大拉力会增加，但会使得单个桨叶的效率降低。

4.速度、螺旋桨、螺距与翼型的关系

常听到模友说，我的飞机可以飞到几百几百公里每小时，我第一件事会问他用的马达跟螺旋桨尺寸。由这两个数字可以算出"螺距速度"。所谓螺距速度就是螺距×带负载的转速。当然，螺距速度并非一定是飞机的绝对极速，但是螺距速度的确是突破极速的最大障碍。在理想状态下，飞机达到螺距速度时，螺旋桨的推力是=0 N。如果飞机飞超过这个速度，试问…推力从何而来？(该部分最后,将会提出一个特殊例子…但是极少发生)

那么，实际的飞行速度要如何从螺距速度来估算？这是就要参考飞机的翼型以及气动外型。越快速的飞机，外型通常越流线，翼型也是越薄越好。飞机的阻力越小,飞行速度就会越接近螺距速度,也就是理想极速。因此，竞速机多半采用薄且窄的主翼设计。当然，翅膀也是越短越好。但是为何一些竞速机主翼都非常长？这牵涉到起飞速度的问题。通常，遥控飞机因为要考虑手掷起飞的速度，因此，不可能一昧的追求降低阻力。在浮力与阻力的平衡之下，就产生了类似滑翔机的外型。因此，厚翅的主翼基本上不适合高速飞行。要让这类飞机飞得快，需要更大的推力来抵抗阻力。例如EP-10等长相的飞机。

最后补充几点.

（1）螺距速度的算法：螺距速度（km/h）=转速(r/min)pitch(inch)2.5460/100000. 此处1in = 2.54cm；因此:这台p-51的配法为4.24.地面转速约为25000转 所以理论时速为: 2500042.54*60/100000=152.4km/h，如果我跟你说，我卖的这台飞机可以飞到200Km/h，那绝对是哄人的。你也可以用这套简单的公式去验证其他人说法的可信度。

（2）例外型况：螺旋桨在前进的时候，并非单单只靠往后吹的风在前进，螺旋桨的翼型本身是具有浮力的，因此，优秀设计的螺旋桨是有可能在达到螺距速度时，仍然可以产生推力。意即，使用优秀的螺旋桨并且搭配低风阻的飞机，即使向后的推力已经是0 N，但螺旋桨产生的浮力若仍大于飞机阻力的话，是有可能超越螺距速度的。螺旋桨也是有翼型的，就像机翼，只要切割空气，就会产生一个类似机翼升力的力。把这个力和飞机的阻力合成，如果这个力大于阻力，那么合成的合力的方向就是向前的。当然，这个力也会产生相应的作用效果，暂且称之为浮力速度。把浮力速度和螺矩速度相加，就得到了飞机在空中的实际速度。当然，这个浮力如果小于阻力，那么浮力速度的方向就是向后的。

5.螺旋桨的动、静平衡

通俗点说，螺旋桨动平衡就是将待测螺旋桨加速到一个极高的转速，然后用一些仪器检测螺旋桨每完成一个旋转周期的振幅、相位是否相同。螺旋桨的静平衡则与之相反，螺旋桨的静平衡是将待测螺旋桨静置于一个静平衡测试台上（螺旋桨平衡器），观察其是否能够维持水平或匀速旋转。螺旋桨的优良平衡对飞行安全极为重要。平衡差的螺旋桨在旋转中的震动非常大，其振幅往往随转速的提高而增大。螺旋桨异常的震动会导致电机损坏甚至飞机解体。因此，每次飞行前做好螺旋桨的平衡检测是有意义的（一把十字起即可）。关于螺旋桨的效率和动平衡特性可参见北航全权老师的多旋翼飞行器的设计与控制。

6.固定翼航模的螺旋桨配件

主要有：螺旋桨保护器（含O圈）、子弹头（也叫桨夹）和垫圈。其中螺旋桨保护器和子弹头是用来固定螺旋桨的两种不同的方式。一套完整的螺旋桨保护器由由固定栓和O圈组成，固定栓靠螺丝两侧的可调节的固定螺丝紧紧地卡在电机轴上，O圈则跨过螺旋桨，将两头套在固定栓的螺丝上以固定住螺旋桨。这种组合之所以叫螺旋桨保护器，是因为它能够在螺旋桨收到过大外力（炸机） 时，能够轻松地从这套装置中滑脱，以达到保护螺旋桨的目的。这也决定了它的一个致命的缺点——易射桨。这套装置一般用在小飞机上，飞行时也会绑上两三个O圈。这种装置一般使用小孔桨，一般在小飞机上不容易射桨。

另一种固定螺旋桨的方式是利用子弹头。在这种方式中，大孔螺旋桨穿过套在电机轴外的桨夹轴，夹在桨夹螺帽和桨夹座的中间。桨夹螺帽向下挤压螺旋桨和桨夹座，桨夹座向下挤压桨夹轴使其紧紧地卡住电机轴来达到固定螺旋桨的目的。为了防止桨夹轴在螺旋桨桨孔内有过大的移动空间，往往在桨孔中放置合适大小的垫圈来缩小桨孔，使其刚好能被桨夹轴穿过。桨夹帽和桨夹轴上的螺纹按旋转方向有正牙和反牙之分，如果同样顺时针旋转，一个会越转越紧，一个会越转越松。假设一个电机顺时针高速旋转，电机上的桨被动带着顺时针旋转时，桨有个阻力。假设这个阻力无限大（或者拿东西卡住桨为例）那么相对于旋转电机而言，桨是在做一个逆时针的相对方向的旋转，这时候桨会带动子弹头一起转。如果是正牙出现这种情况，瞬间会发生射桨，如果是反牙，则越来越紧。这种设计主要是防止高速旋转时桨夹的螺母在反扭力下松动，正确的螺纹是越转越紧 相反就越转越容易松动… 其实不必太在意，拧紧点就好了。