当前课程知识点：舰载机导论 > 第3章 舰载机的总体构造与各系统 > 3.6螺旋桨的功率和效率 > 3.6.1视频
大家好
我是岳奎志
本次课程为螺旋桨的功率和效率
众所周知
螺旋桨的效率高
致使在相同载油量情况下
飞机留空时间长
美国的E-2D预警机
就是以螺旋桨为动力的舰载预警机
本次课主要以舰载预警机为背景
介绍螺旋桨的功率和效率
为此 在上本次课之初
先明确一下学习目标
一共有三条
分别是
1 记住螺旋桨旋转所需功率概念
2 记住螺旋桨有效功率概念
3 分析螺旋桨效率的影响因素
当您明确本次课的学习目标之后
接下来要学什么内容
您就清楚了吧
在讲本次课主要内容之前
先出一个小问题
考察一下您对螺旋桨功率
和效率的认知储备情况
这个问题就是
1 现代螺旋桨飞机为什么普遍采用变距螺旋桨
如果您不清楚
没关系
通过本次课
这个问题将得以解决
通过本次课
刚才制定的学习目标
也将得以实现
先介绍一下螺旋桨旋转所需功率
带动螺旋桨旋转所消耗的功率
就是螺旋桨旋转所需功率
用符号N桨需表示
N桨需=Mω
其中M为螺旋桨旋转阻力力矩
ω为螺旋桨角速度
N桨需又等于βρn^3 D^5
式中 β为螺旋桨功率系数
ρ为空气密度
n为螺旋桨转速
D为螺旋桨直径
而螺旋桨功率系数β的大小
取决于桨叶角Φ 前进比λ 桨叶的形状
飞行马赫数及雷诺数
可由实验确定
例如 某型螺旋桨的功率系数曲线
如图所示
横坐标为前进比λ
纵坐标为螺旋桨功率系数β
图中的4条曲线
分别表示桨叶角Φ在20° 30° 40° 50°时
螺旋桨的功率系数随前进比的变化规律
由图可知
桨叶角增大
螺旋桨的功率系数增大
前进比增大
螺旋桨的功率系数减小
换种形式
以某型运输机为背景
再分析一下螺旋桨功率系数曲线变化规律
如图所示
横坐标为桨叶角Φ
纵坐标为螺旋桨功率系数β
图中的4条曲线
分别表示前进比λ在0 2 4 6时
螺旋桨的功率系数随桨叶角Φ的变化规律
由图可知
桨叶角增大
螺旋桨的功率系数先减小再增大
前进比增大
螺旋桨的功率系数减小
在介绍完螺旋桨旋转所需功率之后
下面再介绍一下螺旋桨的有效功率
螺旋桨有效功率是
影响飞行性能好坏的因素之一
螺旋桨的拉力在单位时间内对飞机所做的功
叫做螺旋桨有效功率
其用符号N桨表示
N桨=P·V
其中
P为螺旋桨的拉力
V为飞机的飞行速度
下面从3个方面
分析螺旋桨有效功率的变化规律
一 分析螺旋桨有效功率随飞行速度的变化规律
如图所示
螺旋桨有效功率N桨随飞行速度V的变化曲线
呈现出一个抛物线形
小于某一飞行速度VA时
螺旋桨有效功率随速度增大而增大
大于某一飞行速度VA时
螺旋桨有效功率随速度增大而减小
飞行速度在VA点时
螺旋桨有效功率最大
二 分析螺旋桨的有效功率
随不同油门位置的变化规律
如图所示
螺旋桨有效功率N桨
随飞行速度V的变化曲线
在不同油门的情况下
都呈现出抛物线形
当飞行高度和转速均不变的情况下
油门位置越大
发动机有效功率越大
螺旋桨有效功率就越大
三 分析螺旋桨的有效功率
随不同高度的变化规律
如图所示
螺旋桨有效功率N桨随飞行速度V的变化曲线
在不同高度的情况下
也都呈现出抛物线形
在此图中
高度分别取0 2 4 8km
额定高度为2km
低于额定高度
随着高度增加
发动机有效功率增大
螺旋桨有效功率也增大
超过额定高度
随着高度增加
发动机有效功率减小
螺旋桨有效功率也减小
至此 螺旋桨的有效功率分析完毕
下面再分析一下螺旋桨的效率
螺旋桨效率则是衡量螺旋桨性能好坏的重要标志
螺旋桨有效功率与发动机有效功率之比
称为螺旋桨效率
用符号η表示
螺旋桨效率η
等于螺旋桨有效功率N桨
除以发动机有效功率N有效
当螺旋桨等速旋转时
发动机有效功率N有效
等于螺旋桨旋转所需功率N桨需
由此可以推出
螺旋桨效率η等于拉力系数Cp与功率系数β之比
再乘以前进比λ
螺旋桨效率随前进比如何变化呢
在桨叶角不变时
螺旋桨效率随前进比的变化规律
如图所示
在此图中
横坐标表示前进比λ
纵坐标表示螺旋桨效率η
当桨叶角Φ为35°时
螺旋桨效率随前进比的增加
先增大后减小
呈现抛物线形
螺旋桨效率最大时
对应的前进比为有利前进比λ0
由此可知
前进比λ过大或过小
螺旋桨效率η都很低
在有利前进比λ0时
螺旋桨效率最高
螺旋桨效率随桨叶角如何变化呢
螺旋桨效率随桨叶角的变化规律
如图所示
在此图中
横坐标表示前进比λ
纵坐标表示螺旋桨效率η
在此图中
四条曲线分别表示桨叶角为15° 25° 35° 45°时
螺旋桨效率随桨叶角的变化规律
由此可知
在前进比λ不变时
桨叶角Φ过大或过小
螺旋桨效率都很低
只有在有利桨叶角时
螺旋桨效率才较高
前进比越大
能获得较高效率的有利桨叶角也越大
所谓的有利桨叶角
就是在某一固定前进比下
螺旋桨效率最高点
对应的桨叶角
把不同桨叶角对应的螺旋桨效率最高点
连成一条线
就得到最高效率曲线
下面再揭开一下在本次课之初
提的那一个问题的答案吧
原问题是
现代螺旋桨飞机为什么普遍采用变距螺旋桨
如果采用定距螺旋桨
就是桨叶角Φ不变
螺旋桨只能在较小的前进比λ范围内
获得较高的螺旋桨效率
要使螺旋桨在较大前进比范围内
保持较高的效率
则必须根据前进比的增减
相应地改变桨叶角
使其大小恰好等于各个前进比的有利桨叶角
所以 现代螺旋桨普遍采用变距螺旋桨
讲到这里
本次课程即将结束
下面进行一下小结
本次课程
讲解了螺旋桨的功率和效率
介绍了螺旋桨旋转所需功率 有效功率概念
分析了有效功率随飞行速度
油门位置 飞行高度的变化规律
分析了螺旋桨效率随前进比
桨叶角的变化规律
本次课程到此结束
谢谢
-1.1 舰载机的类型
--1.1.1 视频
--1.1.2 课后作业
-1.2 F/A-18E/F舰载战斗攻击机
--1.2.1 视频
--1.2.2 课后作业
--1.2.3图片
-1.3 E-2D舰载预警机
--1.3.1 视频
--1.3.2 课后作业
--1.3.3图片
-1.4 EA-18G舰载电子战飞机
--1.4.1 视频
--1.4.2 课后作业
--1.4.3讨论
-1.5舰载反潜机
--1.5.1 视频
--1.5.2 课后作业
--1.5.3图片
-1.6舰载加油机
--1.6.1 视频
--1.6.2 课后作业
--1.6.3讨论
-1.7F-35C舰载机
--1.7.1视频
--1.7.1作业
--1.7.3图片
-2.1舰载机滑跃起飞的飞行操纵技术
--2.1.1视频
--2.1.2课后作业
--2.1.3图片
-2.2舰载机的着舰飞行操纵技术
--2.2.1视频
--2.2.2课后作业
--2.2.3图片
-2.3盘旋飞行操纵技术
--2.3.1视频
--2.3.1课后作业
-3.1 固定翼舰载机的总体构造与各系统
--3.1.1 视频
--3.1.2课后作业
-3.2 舰载直升机的总体构造与各系统
--3.2.1 视频
--3.2.2课后作业
-3.3 MV-22“鱼鹰”倾转旋翼机
--3.3.1 视频
--3.3.2 课后作业
-3.4螺旋桨空气动力特性
--3.4.1视频
--3.4.1课后作业
-3.5螺旋桨的副作用
--3.5.1视频
--3.5.2课后作业
-3.6螺旋桨的功率和效率
--3.6.1视频
--3.6.2课后作业
-3.7螺旋桨的负拉力
--3.7.1视频
--3.7.2课后习题
-4.1 弹射起飞技术
--4.1.1 视频
--4.1.2 课后作业
-4.2 滑跃起飞技术
--4.2.1 视频
--4.2.2 课后作业
--4.2.3讨论
-4.3 垂直起降技术
--4.3.1 视频
--4.3.2 课后作业
--4.3.3讨论
-4.4舰载直升机舰上起降
--4.4.1视频
--4.4.2作业
-4.5直升机悬停
--4.5.1视频
--4.5.2作业
-5.1舰载机降落回收程序
--5.1.1 视频
--5.1.2 课后作业
-5.2反区操纵
--5.2.1 视频
--5.2.2 课后作业
-5.3航母的助降技术
--5.3.1 视频
--5.3.2 课后作业
-5.4复飞和逃逸
--5.4.1 视频
--5.4.2 课后作业
-6.1 舰载机的停放与调运
--6.1.1 视频
--6.1.2 课后作业
-6.2舰载机的机务保障
--6.2.1 视频
--6.2.2 课后作业
-6.3一站式保障
--6.3.1 视频
--6.3.2 课后作业
--6.3.3讨论
-7.1常规飞机气动布局
--7.1.1视频
--7.1.2课后习题
-7.2其余的飞机气动布局
--7.2.1视频
--7.2.2课后习题
-《舰载机导论〉结课考试
