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大家好

我是岳奎志

本次课程为螺旋桨的负拉力

螺旋桨旋转产生空气动力

空气动力可矢量分解成两部分

平行于桨轴方向的拉力P

垂直于桨轴方向的旋转阻力Q

旋转阻力Q由发动机来克服

拉力P如果指向机头方向

即指向前方

则拉着飞机 或推着飞机向前飞

但是

有时螺旋桨拉力P的方向也指向飞机的尾部

即指向后方

与飞行速度方向相反

这就是负拉力

负拉力如何产生的

有危害吗

负拉力 可以因地制宜 被应用吗

如果你想知道

请学好下面关于螺旋桨负拉力的航理知识

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 分析螺旋桨的基本工作状态

2 解构发动机正常工作时产生的负拉力

3 总结空中停车时螺旋桨

产生负拉力后的特情处置办法

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负拉力的认知储备情况

这个问题就是

1 涡轮螺旋桨发动机空中停车后

对螺旋桨部分

飞行员如何进行特情处置

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

螺旋桨的负拉力将使飞机减速

如果控制不好

可能造成飞机空中失速

负拉力也可以被利用

例如飞机在着陆减速时

可以利用螺旋桨产生的负拉力

进行着陆减速

缩短滑跑距离

带螺旋桨的飞机在空中飞行时

螺旋桨的基本工作状态

可分成五种类型

分别是

正拉力 零拉力 制动 自传 风转

其中 制动 自传和风转

属于负拉力

下面对螺旋桨的五种工作状态

进行详细分析

首先介绍正拉力状态

飞机螺旋桨的桨叶剖面如图所示

该螺旋桨为右转螺旋桨

螺旋桨绕着桨轴在旋转时

桨叶剖面的切向速度为U

前进速度为V1

二者的合速度为W1

合速度W1与桨弦的夹角为桨叶迎角α1

当桨叶迎角α1为正时

产生的总空气动力R1在桨轴方向的分量P1

指向飞行方向

拉着飞机向前飞

此时螺旋桨的工作状态为正拉力状态

在正拉力状态下

桨叶迎角为正

螺旋桨产生正拉力

螺旋桨由发动机带动旋转

当前进速度变大时

或者当螺旋桨桨叶角变小时

螺旋桨的总空气动力逆时针旋转

此时 桨叶迎角很小

或者为0

在某一时刻

螺旋桨的总空气动力R2同旋转面一致

只起旋转阻力作用（Q2=R2）

此时 螺旋桨的拉力等于零

这就是零拉力状态

零拉力状态只是一个瞬间状态

不能长时间保持

在零拉力状态

螺旋桨由发动机带动旋转

当前进速度继续变大时

或者当螺旋桨桨叶角继续变小时

螺旋桨的总空气动力继续逆时针旋转

此时 桨叶迎角极小或为负迎角

前桨面的压力大于后桨面的压力

总空气动力R3指向后上方

此时总空气动力R3平行于桨轴的分力

指向后方

形成负拉力P3

阻碍飞机飞行

螺旋桨起减速作用

这就是制动状态

制动状态是一个区间内的状态

而空气动力R3垂直于桨轴的分力Q3

仍然阻止螺旋桨旋转

在制动状态时

螺旋桨仍由发动机带动旋转

当螺旋桨桨叶角再继续变小时

此时

螺旋桨的总空气动力继续逆时针旋转

总空气动力R4同桨轴平行

指向后方

全部起负拉力作用（R4=P4）

旋转阻力等于零

这就是自传状态

自转力状态也是一个瞬间状态

不能长时间保持

在自转力状态下

螺旋桨不靠发动机带动旋转

而是靠自身的惯性旋转

螺旋桨第五种工作状态

就是风转状态

又称风车状态

在风转状态下

桨叶负迎角较大

空气动力R5指向后下方

其平行于桨轴的分力（P5）仍为负拉力

而垂直桨轴的分力（Q5）

推动螺旋桨继续沿原来转动方向旋转

风转状态一般出现在发动机空中停车时

以上就是螺旋桨工作时的五种状态

下面介绍发动机正常工作时产生的负拉力

螺旋桨的负拉力仅在桨叶迎角很小

或者变为负值时产生

飞行中产生负拉力的情况常见的有四种

分别是

1 在油门位置不变的情况下

速度增大过多

2 收油门过多

3 外界大气温度变化

4 桨叶结冰

下面对这四种情况进行详细说明

首先介绍速度增大过多产生负拉力

这种情况

在飞机俯冲增速时

可能会产生

在右转螺旋桨的桨叶剖面右视图中

进行分析

桨叶剖面的切向速度为U

前进速度为V1

桨叶剖面的合速度为W1

此时桨叶迎角为α1

桨叶迎角为正

合速度对桨叶剖面产生的总空气动力为R1

总空气动力R1沿着桨轴方向的分量为拉力P1

此时拉力P1为正

拉着飞机向前飞

总空气动力R1垂直于桨轴方向的分量为

旋转阻力Q1

此时旋转阻力Q1由发动机转动来克服

因为是恒速螺旋桨

所以发动机转速恒定

这就导致旋转阻力需要恒定

即旋转阻力大小恒定

当飞机的飞行速度V

即前进速度增大了

增大到V2状态

致使桨叶迎角变小

但此时依旧为正

为了保持旋转阻力不变

总空气动力方向就必须逆时针旋转

这样导致拉力P变小

减小到P2状态

当前进速度V再继续增大

致使桨叶迎角为0或为负

为了保持旋转阻力不变

总空气动力方向就必须逆时针旋转

这样导致拉力P继续变小

直到拉力P=0

此时

总空气动力R3完全变成旋转阻力Q3

这种情况在某瞬间存在

不能长时间保持

当前进速度V依旧继续增大

致使桨叶迎角为负

而且负值变大

总空气动力方向依旧逆时针旋转

旋转阻力依旧不变

此时 总空气动力在桨轴方向的分量

就变成负拉力P4

总之 前进速度V不断增大

桨叶迎角由正值变成负值

总空气动力方向逆时针旋转

总空气动力在桨轴方向的分量

就由正拉力变成负拉力

飞行中在保持油门位置一定的情况下

随着飞行速度的增大

产生负拉力

如果不减小发动机的供油量

则负拉力仅在速度

大大超过最大允许速度时才会产生

这种情况是不允许出现的

在介绍完速度增大过多而产生负拉力之后

下面再介绍收油门过多产生负拉力

在飞行速度不变的情况下

收小油门 涡轮功率减小

为了维持转速不变

调速器控制桨叶角和桨叶迎角继续减小

以减小桨叶旋转阻力

保证旋转轴上的力矩平衡

在油门从最大减小到0°的过程中

理论情况下

螺旋桨要经历以下的五种状态

正拉力 零拉力 制动 自转和风转

具体原因如图所示

在油门从最大减小到0°的过程中

桨叶角逐渐变小

进而导致桨叶迎角由正变成负值

在此过程中

在桨叶剖面上的总空气动力R的方向

沿着逆时针方向旋转

收油门初期

为了保持旋转阻力不变

螺旋桨拉力逐渐减小

然后变成负值

螺旋桨先后出现正拉力 零拉力 制动状态

制动就是负拉力的一种状态

再继续收油门

在某一瞬间

桨叶总空气动力方向向后

且完全平行于桨轴方向

此时就是自传状态

再继续收油门

收到0时

发动机停车

此时螺旋桨呈现风转状态

制动 自传 风转这三种状态

螺旋桨都处于负拉力状态

而实际情况下

收油门过多

调速器控制桨叶角迅速减小

当桨叶角减小到限动角就不能再减小

这可以避免桨叶形成很大的负迎角

和产生很大的负拉力

第三种情况

就是外界大气温度变化

螺旋桨产生负拉力

无论大气温度降低还是升高

都可能产生负拉力

气温变化越大

负拉力也越大

特别是小油门情况下

很容易因气温改变而产生负拉力

为了避免在下滑着陆前产生负拉力

飞行员必须按外界气温变化调整过度锁位置

第四种情况

就是桨叶结冰

产生负拉力

桨叶结冰也会产生负拉力

因为发动机功率要克服增加的

螺旋桨旋转阻力力矩

当其不足以克服阻力力矩时

就会产生负拉力

一般飞机上的螺旋桨都有防冰和除冰装置

之前讲的内容

都是发动机正常工作时

螺旋桨产生负拉力的情况

下面介绍发动机空中停车后

产生负拉力的情况

这是非正常情况

发动机在空中停车后

扭力矩消失

转速下降

调速器使桨叶变小距

减小桨叶角

桨叶角将减小到使桨叶迎角变为负迎角

螺旋桨呈风车工作状态

产生负拉力和负旋转阻力

由负旋转阻力带动发动机压缩器等部件旋转

下面具体分析一下

风车工作状态的原理

小时候我们都玩过风车

螺旋桨空中停车后

桨叶的风转状态 同风车非常像

因此又叫做风车状态

以右转螺旋桨的桨叶剖面的右视图为背景

进行详细分析

螺旋桨在旋转

桨叶剖面有切向速度U5

风吹向螺旋桨

螺旋桨的前进速度为V5

二者的合速度为W5

合速度与桨叶剖面的桨弦夹角为桨叶迎角

此时桨叶迎角为负

桨叶剖面的产生的总空气动力

在平行于桨轴方向的分量

为负拉力P5

阻碍飞机飞行

起减速作用

总空气动力在垂直于桨轴方向的分量

为负旋转阻力Q5

此时发动机停车

由负旋转阻力带动发动机旋转

这就是风转状态

又称风车状态

发动机在空中停车之后

螺旋桨呈现风转状态

风转状态下

螺旋桨产生负拉力

使飞机急剧减速

最后可以导致飞机失速

在发动机停车后

螺旋桨呈现风转状态时

对于螺旋桨部分

飞行员如何进行正确的处置

正确的处置办法就是顺桨

顺桨是指在发动机空中停车后

通过专门机构将飞机的桨叶

转到与飞行方向接近平行状态的操纵动作

此时桨叶顺着气流方向使螺旋桨自转

减小飞行的阻力

此图 就是螺旋桨顺桨的照片

请大家仔细看一下

顺桨可以减小飞机的飞行阻力

使飞机速度减小的慢一些

使飞机能够在空中多飞行一段时间

以便在发动机空中停车后

飞机顺利迫降

讲到这里

本次课程即将结束

下面进行一下小结

本次课程

讲解了螺旋桨的负拉力

分析了螺旋桨的五种基本工作状态

分别是正拉力 零拉力 制动 自传 风转

分析了发动机正常工作时产生的负拉力四种情况

即在油门位置不变的情况下速度增大过多

收油门过多 外界大气温度变化 桨叶结冰

这四种情况都会产生负拉力

并制定了预防措施

分析了发动机空中停车时产生的负拉力的情况

并给出处置办法

本次课程到此结束

谢谢