螺旋桨原理及其应用

论文题目：

直升飞机螺旋桨原理及其应用

北京四中高一吴士荀

北京四中高一唐明昊

北京四中高一杨宗翰

北京四中高一赵铂琛

指导教师：

北京四中魏华

2014年5月

摘要

螺旋桨的出现加快了世界前进的脚步，给我们带来了各种方便与快捷。我和组员就是三个不折不扣的航空迷。在生活中，各种媒体里，我们看到了螺旋桨的神奇效用，一个简单的扇叶竟能够使一架几吨重的庞然大物在空中轻盈飞翔。身为中学生的我们能否通过自己的聪明才智研究其中的奥妙呢？于是我们运用了资料查询法、小组讨论法等方法进行了研究。经过了一学年的研究，我们初步探究了直升飞机螺旋桨的原理及其应用。

目录：

一、问题的提出

二、研究目的

三、直升飞机及螺旋桨概述

四、感想体会

五、参考资料及鸣谢

一、问题的提出

背景：

在当今社会中，螺旋桨扮演着越来越重要的角色。从我们身边的遥控

飞机，到翱翔在空中的各种飞行器无一不归功于螺旋桨的发明。然而，看似简单的扇叶是如何实现了多年来人类飞行的梦想呢？本组本着

对科学的好奇以及对知识的渴望，进行了本课题的研究，意在探究螺

旋桨的原理及其应用以及它潜在的发展空间以及存在问题，为罗湘江

的进一步发展提出可行化建议。

二、研究目的

1.目的与意义：研究螺旋桨原理及其应用，明确其发展方向以及现存的问题。

2.必要性：螺旋桨的应用将在人们的生活中日益普遍，在不久的将来，螺旋桨也将存在于我们的身边，因此有必要了解它的原理及其应用，并研究它的现存问题。

3.可行性：从中学生所掌握的知识出发，并向大学知识拓展，运用各类知识学习螺旋桨的原理及其应用，探究其发展方向，分析现存问题。

三、直升飞机及螺旋桨概述

（一）直升飞机

1.简介

直升机：直升机的最大时速可达300km/h以上，俯冲极限速度近

400km/h,实用升限可达6000米（世界纪录为12450m），一般航程可

达600～800km左右。携带机内、外副油箱转场航程可达2000km以上。根据不同的需要直升机有不同的起飞重量。当前世界上投入使用的重型直升机最大的是俄罗斯的米-26（最大起飞重量达56t，有效载荷20t）。当前实际应用的是机械驱动式的单旋翼直升机及双旋翼直升机，其中又以单旋翼直升机数量最多。[1]

直升机本质上是不同于飞机的另一种飞行器，其推力，升力和操纵的实现均和飞机有比较大的差距，因此，直升飞机是一种错误的叫法。

2.优缺点

优点

直升机的突出特点是可以做低空（离地面数米）、低速（从悬停开始）和机头方向不变的机动飞行，特别是可在小面积场地垂直起降。由于这些特点使其具有广阔的用途及发展前景。在军用方面已广泛应用于对地攻击、机降登陆、武器运送、后勤支援、战场救护、侦察巡逻、指挥控制、通信联络、反潜扫雷、电子对抗等。在民用方面应用于短途运输、医疗救护、救灾救生、紧急营救、吊装设备、地质勘探、护林灭火、空中摄影等。海上油井与基地间的人员及物资运输是民用的一个重要方面。[2]

缺点

当前直升机相对飞机而言，振动和噪声较高、维护检修工作量较大、使用成本较高，速度较低，航程较短。直升机今后的发展方向就是在这些方面加以改进。[2]

3.工作原理

单旋翼式

直升机发动机驱动旋翼提供升力，把直升机举托在空中，单旋翼直升机的主发动机同时也输出动力至尾部的小螺旋桨，机载陀螺仪能侦测直升机回转角度并反馈至尾桨，通过调整小螺旋桨的螺距可以抵消大螺旋桨产生的不同转速下的反作用力。双旋翼直升机通常采用旋翼相对反转的方式来抵消旋翼产生的不平衡升力。

首先直升机要先起飞才能向前后左右移动，所以要使图中的倾斜盘整体向上移动，两个桨夹就有了一定角度那么顺时针旋转就有了向下的力，飞机就起飞了，但这时左右旋翼产生的生力相同，所以直升机只能向上运动，如果把倾斜盘看成表盘，如果它前倾，倾斜盘上半部分是转动的，那么两个连杆只有在12点和6点方向差别最大（一个在上，一个在下）6点的拉杆把桨夹向上推那么增大了原来旋翼的角度所以产生的向下的力变大了，12点的向下拉，减小了旋翼角度那么向下的力减小，这时两个旋翼受力不再平衡，右边力大。左边力小那么直升机应该向左飞，但是旋转的旋翼遵循陀螺效应，要顺时针转过90度产生效果，所以旋翼变成6点方向的力大于12点方向，所以直

升机向前飞。其他方向同理

双旋翼式

双旋翼直升机有两种，一种是共轴双旋翼，即两个旋翼同一个轴心，如俄国生产的卡-27直升机等；另一种是分轴双旋翼，即两个旋翼分开比较远，各有各自的轴，典型代表是美国的支奴干直升机。双旋翼直升机还可以根据两根旋翼轴的相对位置分为纵列双旋翼直升机和并列双旋翼直升机。

通过称为“倾斜盘”的机构可以改变直升机的旋翼的桨叶角，从而实现旋翼周期变距，以此改变旋翼旋转平面不同位置的升力来实现改变直升机的飞行姿态，再以升力方向变化改变飞行方向。同时，直升机升空后发动机是保持在一个相对稳定的转速下，控制直升机的上升和下降是通过调整旋翼的总距来得到不同的总升力的，因此直升机实现了垂直起飞及降落。[1]

4.操作系统

直升机的操纵系统有别于固定翼航空器，通常由以下部分组成：[3] 总距操纵杆

简称总距杆，用来控制旋翼桨叶总距变化。总距操纵杆一般布置在驾驶员座位的左侧，绕支座轴线上、下转动。驾驶员左手上提杆时，使自动倾斜器整体上升而增大旋翼桨叶总距(即所有桨叶的桨距同时增

大相同角度)使旋翼拉力增大，反之拉力减小，由此来控制直升机的升降运动。通常在总距操纵杆的手柄上设置旋转式油门操纵机构，用来调节发动机油门的大小，以便使发动机输出功率与旋翼桨叶总距变化后的旋翼需用功率相适应。因此，该操纵杆又被称为总距油门杆。

[3]

周期变距操纵杆（驾驶杆）

简称驾驶杆。与固定翼航空器的驾驶杆作用相似，通过操纵线系与自动倾斜器相连接。一般位于驾驶员座椅的中央前方。驾驶员沿横向和纵向操纵周期变距操纵杆时，自动倾斜器会出现相应方向的倾斜，从而导致旋翼拉力方向也发生相应方向的倾斜，由此得到需要的推进力以及横向和纵向操纵力，进而改变直升机的运动状态和自身姿态。[3] 脚蹬

与固定翼航空器的方向舵脚蹬作用相似，都是控制航向工具。由于直升机的类型比较多，脚蹬起作用的方式也各不相同。对于单旋翼带尾桨直升机，脚蹬经操纵线系与尾桨的桨距控制装置相连，通过控制尾桨桨距的大小来调节尾桨产生的侧向力，达到控制航向的目的。对于单旋翼无尾桨直升机，则是通过脚蹬控制机身尾部出气量的大小来调节侧向力。对于双旋翼直升机，脚蹬控制的则是两旋翼总桨距的差动，即一个增大一个减小，使得两旋翼反扭矩不能平衡，从而使机身发生航向偏转。[3]

5.发展前景

直升机作为20世纪航空技术极具特色的创造之一，极大地拓展了飞行器的应用范围。直升机是典型的军民两用产品，可以广泛的应用在运输、巡逻、旅游、救护等多个领域。

直升机在人类的生产和生活中得到越来越多的应用，全球市场表现出对于直升机的持续需求。尤其是新兴市场，随着经济的发展，对于直升机有着大数量、高增长的需求。世界上43%的直升机服役年龄在25年以上，更新换代的需要进一步增加了对于直升机生产的诉求。据智研数据研究中心统计对2011到2020年的全球直升机市场做出预测，10年间将需要交付至少16970架直升机，总价值1400亿美元。其中民用直升机10900架，价值340亿美元，军用直升机6070架，价值1060亿美元。

我国直升机装备情况与国外相比差距很大，军用直升机每万名军人的直升机保有量仅为2.1架，不到发达国家水平的十分之一;而民用直升机的百万人口保有量仅为0.06架，更是远低于发达国家水平，中国直升机产业市场潜力巨大。

（二）螺旋桨

1.概述：

螺旋桨是指靠桨叶在空气或水中旋转，将发动机转动功率转化为推进力的装置，可有两个或较多的叶与毂相连，叶的向后一面为螺旋面或

近似于螺旋面的一种船用推进器。螺旋桨分为很多种，应用也十分广泛，如飞机、轮船的推进器等。

2.空气桨

概述

靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力或升力的装置，简称螺旋桨。它由多个桨叶和中央的桨毂组成，桨叶好像一扭转的细长机翼安装在桨毂上,发动机轴与桨毂相连接并带动它旋转。中国明代（1368～1644年）民间的玩具“竹蜻蜓”实际上是一种原始的螺旋桨。喷气发动机出现以前，所有带动力的航空器无不以螺旋桨作为产生推动力的装置。螺旋桨仍用于装活塞式和涡轮螺旋桨发动机的亚音速飞机。直升机旋翼和尾桨也是一种螺旋桨。

原理

螺旋桨旋转时，桨叶不断把大量空气（推进介质）向后推去，在桨叶上产生一向前的力，即推进力。一般情况下，螺旋桨除旋转外还有前进速度。如截取一小段桨叶来看，恰像一小段机翼，其相对气流速度由前进速度和旋转速度合成（图 1 ）。桨叶上的气动力在前进方向的分力构成拉力。在旋转面内的分量形成阻止螺旋桨旋转的力矩，由发动机的力矩来平衡。桨叶剖面弦(相当于翼弦)与旋转平面夹角称桨叶安装角。螺旋桨旋转一圈，以桨叶安装角为导引向前推进的距离称

为桨距。实际上桨叶上每一剖面的前进速度都是相同的，但圆周速度则与该剖面距转轴的距离（半径）成正比，所以各剖面相对气流与旋转平面的夹角随着离转轴的距离增大而逐步减小，为了使桨叶每个剖面与相对气流都保持在有利的迎角范围内，各剖面的安装角也随着与转轴的距离增大而减小。这就是每个桨叶都有扭转的原因。

螺旋桨效率以螺旋桨的输出功率与输入功率之比表示。输出功率为螺旋桨的拉力与飞行速度的乘积。输入功率为发动机带动螺旋桨旋转的功率。在飞机起飞滑跑前，由于前进速度为零，所以螺旋桨效率也是零，发动机的功率全部用于增加空气的动能。随着前进速度的增加，螺旋桨效率不断增大，速度在200～700公里/时范围内效率较高,飞行速度再增大，由于压缩效应桨尖出现波阻，效率急剧下降。螺旋桨在飞行中的最高效率可达85%～90%。螺旋桨的直径比喷气发动机的大得多，作为推进介质的空气流量较大，在发动机功率相同时，螺旋桨后面的空气速度低,产生的推力较大，这对起飞（需要大推力）非常有利。

构造特点

螺旋桨有2、3或4个桨叶,一般桨叶数目越多吸收功率越大。有时在大功率涡轮螺旋桨飞机上还采用一种套轴式螺旋桨，它实际上是两个反向旋转的螺旋桨，可以抵消反作用扭矩。在发动机功率低于100千瓦的轻型飞机上，常用双叶木制螺旋桨。它是用一根拼接的木材两边修成扭转的桨叶，中间开孔与发动机轴相连接。螺旋桨要承受高速旋

转时桨叶自身的离心惯性力和气动载荷。大功率螺旋桨在桨叶根部受到的离心力可达200千牛( 20吨力)。此外还有发动机和气动力引起的振动。大功率发动机一般采用3叶和4叶螺旋桨，并多用铝合金和钢来制造桨叶。铝和钢制桨叶因材料坚固可以做得薄一些，有利于提高螺旋桨在高速时的效率。70年代以后还用复合材料制造桨叶以减

轻重量。

自转

当发动机空中停车后，螺旋桨会象风车一样继续沿着原来的方向旋转，这种现象，叫螺旋桨自转。螺旋桨自转，不是发动机带动的，而是被桨叶的迎面气流“推着”转的。它不但不能产生拉力，反而增加

了飞机的阻力。从图1—1—24中看出，螺旋桨发生自转时，由于形成了较大的负迎角。桨叶的总空气动力方向及作用发生了质的变化。它的一个分力(Q)与切向速度(U)的方向相同，成为推动桨叶自动旋

转的动力，迫使桨叶沿原来方向续继旋转：另一个分力(-P)与速度方向相反，对飞行起着阻力作用。一些超轻型飞机的发动机空中停车后由于飞行速度较小，产生自旋力矩不能克服螺旋桨的阻旋力矩时

螺旋桨不会出现自转。此时，桨叶阻力较大，飞机的升阻比(或称滑翔比)将大大降低。

3.螺旋桨拉力变化

随转速的变化

在飞行速度不变的情况下，转速增加，则切向速度(U)增大，进距比减小桨叶迎角增大，螺旋桨拉力系数增大又由于拉力与转速平方成正比，所以增大油门时，可增大拉力。

随速度的变化

在转速不变的情况下，飞行速度增大，进距比加大，桨叶迎角减小，螺旋桨拉力系数减小。，拉力随之降低。当飞行速度等于零时，切向速度就是合速度，桨叶迎角等于桨叶角。飞机在地面试车时，飞行速度(V)等于零，桨叶迎角最大，一些剖面由于迎角过大超过失速迎角气动性能变坏，因而螺旋桨产生的拉力不一定最大。

拉力曲线

根据螺旋桨拉力随飞行速度增大而减小的规律，可绘出螺旋桨可用拉力曲线。

综合情况

在飞行中，加大油门后固定。螺旋桨的拉力随转速和飞行速度的变化过程如下：由于发动机输出功率增大，使螺旋桨转速(切向速度)迅速增加到一定值，螺旋桨拉力增加。飞行速度增加，由于飞行速度增大，致使桨叶迎角又开始逐渐减小，拉力也随之逐渐降低，飞机阻力逐渐增大，从而速度的增加趋势也逐渐减慢。当拉力降低到一定程度(即拉力等于阻力)后，飞机的速度则不再增加。此时，飞行速度、

转速、桨叶迎角及螺旋桨拉力都不变，飞机即保持在一个新的速度上飞行。

4.有效功率

定义

螺旋桨产生拉力，拉着飞机前进，对飞机作功。

螺旋桨单位时间所作功，即为螺旋桨的有效功率。公式： N桨=PV 式中： N桨—螺旋桨的有效功率；P—螺旋桨的拉力；V—飞行速度变化

(1)地面试车时，飞机没有前进速度(V=0)，拉力没有对飞机作功，

故螺旋桨的有效功率为“零”。 (2)飞行速度增大时，从实际测得的螺旋桨有效功率曲线：在OA速度范围内，螺旋桨的效功率随飞行速度的增大而增大；在大于该速度范围后螺旋桨有效功率则随飞行速度的增大而减小。在OA速度范围内，当飞行速度增大时，拉力减小较慢，随速度的增大，螺旋桨有效功率逐渐提高。

当飞行速度增大到A时，螺旋桨的有效功率最大。当飞行速度再增大时，由于拉力迅速减小，因此随着飞行速度的增加而螺旋桨有效功率反会降低。螺旋桨是发动机带动旋转的，螺旋桨的作用是把发动机的功率转变为拉着飞机前进的有效功率。螺旋桨有效功率与发动机输出功率之比，叫螺旋桨效率。

四、感想体会

光阴似箭，岁月如梭。转眼间，我们的对课题的研究也到了尾声。回想这一年间，我们经历了迷茫，经历了挫折，同时也经历了收获。这段经历一定会在我心中永存。

一年前，我迷茫在无数的课题中，但是凭借着对科学的热爱，我选择了她。那时，我对这个课题无从下手，正是和同学们的的激烈讨论，我才真正领会到了她的真谛。在之后的研究过程中，我不但学会了各种研究方法，比如问卷调查法、专家咨询法，我还学会了各种待人接物的道理。在制作调查问卷时，我学会如何才能用言简意赅的文字表达出自己的意思，让填写问卷的人能够

准确地回答问题。在下发问卷的过程中，我还学会了如何与人沟通、交流，才能够事半功倍。在研究过程中，组员之间也不免出现一些小摩擦、小矛盾，这时我懂得了团结的作用。身为组长，我更加懂得了协调组员之间关系的重要，更加懂得了责任的意义。

在得出结论的过程中，我面对着一组组枯燥乏味的数据无从下手。

结果一拖再拖，恰好与期中考试撞车了。然而上交结论的期限就在眼前，该如何是好呢？于是我果断与组员分配了任务，开会讨论问题，结果2天就解决了问题，得出了比较全面的的结论。如此高的工作效率虽然建立在了错误之上，但反映的问题却十分重要。工作效率是建立在大家团结一心，合理分工，一起使劲的基础上的。当然以后不能得过且过了，做事还是要前紧后松，因为计划赶不上变化呀！

这次的研学经历，让我懂得了很多：有专业知识的扩展，有与人交流的艺术，有身为领导的责任，更重要的是我懂得了在日常生活中，我要珍视每一个念头与想法，从小事做起，凭借着自己的好奇心以及坚持不懈的努力进行研究，这样才不会辜负我们自己的想法，迎来收获的季节！

五、鸣谢及参考资料

感谢北京四中物理教研组组长魏华老师的大力支持

参考资料：

百度文库及百科

《力学》舒幼生著北京大学出版社出版

《力学》赵凯华著高等教育出版社出版

《空气动力学基础》 John .D. Anderson 著

船舶螺旋桨用不锈钢的发展

文章编号:100321545(2002)0620043204船舶螺旋桨用不锈钢的发展 方正春(洛阳船舶材料研究所　洛阳　471039) 摘　要　概述了船舶螺旋桨用不锈钢的发展,给出了几种性能优良的不锈钢螺旋桨材料,阐述了不锈钢作为螺旋桨材料的优缺点。 关键词　不锈钢　铜合金　螺旋桨 中图分类号:TG142.71,U664.34 文献标识码:A Development of the Stainless Steel of Marine Propeller Fang Zhengchun(Luoyang Ship Material Research Institute,Luoyang471039,China) Abstract　The development of the stainless steel for marine propeller is reviewed.S ome types of stainless steel used in propeller have good properties.And in this paper,author also give the comparison between stainless steel and cop2 per alloy for marine propeller and show the advantages and disadvantages of stainless steel. K eyw ords　Stainless steel　Copper alloy　Propeller 长期以来船用螺旋桨材料多选用铜合金,其 中镍铝青铜又是首选材料。其原因主要是:(1)铜合金的耐腐蚀性好,基本上可满足海水中螺旋桨的使用要求;(2)铜合金的熔点低,便于熔炼和铸造,铸件不需要进行热处理,经加工便可使用。 由于铜合金材料强度的大幅度提高受到限制,随着船舶的大型化和单轴功率的增大,迫切需要开发强度更高的螺旋桨材料。此外,近年来港湾和江河水域的海水污染加剧,铜合金螺旋桨的耐蚀性能也开始出现问题。因工业废水和城市污水的排放,使海水中的有机物大量增加,导致厌气性硫酸盐还原菌大量繁殖。海水中的硫酸盐被还原后产生了对铜合金具有强烈腐蚀作用的硫离子。因此,铜合金螺旋桨因这种腐蚀所造成的破坏常有发生,甚至仅使用数日螺旋桨表面便发黑且粗糙不堪。 取代铜合金的不锈钢螺旋桨材料便成为螺旋桨材料开发的新方向。本文就船舶螺旋桨用不锈钢的发展及其优缺点概要地加以论述。 收稿日期:20022022071　螺旋桨用不锈钢的发展 1.1　13%Cr和18%Cr钢 13%Cr钢是最早用于螺旋桨的马氏体型不锈钢[1],名义成分为13Cr21Ni21Mo。这种钢在海水中有良好的耐蚀性,在0℃的海水中不会产生间隙腐蚀和点蚀,非常适用于冰区航行的船舶螺旋桨,北欧各国和前苏联已大量采用此钢。但是,这种不锈钢在含中性盐类的海水中使用耐蚀性不佳,有产生间隙腐蚀和点蚀的倾向。此外,这种钢铸件必须进行固熔热处理,给整体铸造螺旋桨的生产带来困难。 18%Cr钢属于铁素体型不锈钢[2],在退火状态下使用。由于其强度不高,尤其是腐蚀疲劳强度较低,这是使用中的致命缺点。 1.2　1828和1724p H钢 1828不锈钢为奥氏体型不锈钢。这种钢用于大型螺旋桨时,不仅强度不足,而且晶间腐蚀和点蚀非常敏感,在海水中使用存在着各式各样的问题。 第17卷第6期 材　料　开　发　与　应　用 2002年12月

螺旋桨知识

空气螺旋桨把发动机旋转作功形式转变为直线作功形式；把发动机的功率转变为拉动飞机前进的有效功率。它的工作效率及与发动机有配合程度，直接影响模型飞机的性能。在航模竞技比赛中，出于追求动力组极限水平的需要，对螺旋桨的要求更为“苛刻”；因此以“量体裁衣”手工方式制作螺旋桨的好处显而易见。航模初学者能够扎实地掌握这一手艺很有必要。 本文以一个直径（D）200mm、几何桨距（H）120mm的两叶等距螺旋桨（适用于装有1.5cc 压燃式发动机或2.5cc电热式发动机的特技模型飞机）为例，介绍削制螺旋桨的方法。一、螺旋桨的一些基础概念 当我们把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼时，就能借助已知的空气动力学常识，直观地理解螺旋桨的基本工作原理。 1．桨距、动力桨距和几何桨距 桨距：从广义而言，可以理解为螺旋桨旋转一周沿桨轴方向所通过的直线距离。习惯上螺旋桨70%半径处的桨距值为“称呼值”，它具有标示意义。 动力桨距（Hg）：桨叶旋转一周模型飞机所通过的距离（见图1）。设计螺旋桨时首先要确定动力桨距值。 几何桨距：（H）：桨叶弦线迎角为零时，螺旋桨旋转一周所前进的距离（也见图1）。它体现了桨叶角的实际大小，是“看得见、摸得着”的实际参数。航模图纸上一般都标出几何桨距，是消制螺旋桨的主要依据。 2．动力桨距和几何桨距的关系 由于螺旋桨工作在接近于有利迎角下，与零度迎角之间的角差的存在，因此动力桨距值必然小于几何桨距值。几何桨距和动力桨距的关系是：几何桨距（H）= 1.1 ~ 1.3倍动力桨距（Hg）。也就是说，设计模型飞机时，动力桨距确定后，可以通过上述公式概略估算出螺旋桨的几何桨距。 3．通常使用的螺旋桨是各段几何桨距值相等的所谓等距桨。它的优点是设计、制作比较容易；缺点是工作效率劣于不等距桨。由于不等距桨各段的几何桨距值和桨角均不一样，尽管其效率高，但制作的难度大。故初学者从削等距桨起步较为稳妥。 4．桨叶角（β）：桨叶角是指桨叶剖面弦线与旋转平面之间的夹角。 5．几何桨距和桨叶角的关系 几何桨距和桨叶角直接关联，是同一个问题的两种表达方式。几何桨距强调的是总体，桨叶角强调的是局部。就等距螺旋桨而言，桨叶角随其在螺旋桨半径方向上所处位置的不同而异；随着由桨根到桨尖方向的逐渐位移，桨叶角渐渐有规律地减小。（图2）

竹蜻蜓的力学原理

竹蜻蜓的力学原理 摘要：竹蜻蜓在生活中十分常见,然而它所蕴含的力学原理正是它给人们的魅力所在.竹蜻蜓的力学原理也恰恰应用在一些大型设备中,例如直升机的螺旋桨等,所以从竹蜻蜓入手,运用理论力学的知识对其原理的解释,将有助于之后的力学创新小发明的产生. 关键字:竹蜻蜓力学解析拓展运用 竹蜻蜓是许多青少年以及儿童喜爱的玩具,升入大学后,在一定的知识储备的条件下,结合《理论力学》的相关知识，我想从更深入的角度对竹蜻蜓结构进行力学分析。 首先介绍一下竹蜻蜓，竹蜻蜓是中国古老的玩具，其外形是一片呈翼形的竹片，当中有一个小孔，插一根笔直的竹棍儿，用两手搓转这根竹棍儿，竹蜻蜓便会旋转飞上天，当升力弱时才落到地面。竹蜻蜓的叶片是两片左右对称并带有一定角度的薄片，薄片的横截面一般是圆头尖尾型，上表面带一定的弧度，下表面一般为直线，这与现代低速飞机上所采用的翼型基本相同。当竹蜻蜓的叶片旋转时，通过竹蜻蜓叶片上的气流会绕过叶片本身，由于上表面的气流通过的距离比下表面要长（两点之间，直线距离最短），所以，迫使上表面的气流运动速度要高于下表面，以便气流在同一时间汇聚于叶片的尾部。在低速流动状态下，气流的速度越高，则其压力（静压）就越底，这就造成上表面的压力低于小表面，从而使得上下表面产生压力差，具体表现为叶片上产生一个指向上表面的合力，这个力就是叶片上的升力。 接下来是对竹蜻蜓的力学详细分析。首先绘制竹蜻蜓的示力图。 竹蜻蜓由两部分组成。一是竹柄，是一根长约20cm，直径约5cm的木棒。

二是飞翼，用一片长18至20厘米、宽2厘米、厚0.3厘米的竹片（现在多为塑料片），中间打一个直径4至5毫米的小圆孔，用于安装竹柄。叶片是斜面，并且两个叶片是中心对称的。 叶片的斜面起关键作用，当转动竹柄使得叶片旋转起来的时候，旋转的叶片将空气向下推，形成一股强风，而空气也给竹蜻蜓一股向上的反作用升力，这股升力随著叶片的倾斜角而改变。如图所示，竹蜻蜓以w 转动，空气给叶片的力为F ，可以分解为水平力x F 与竖向力y F ，当2y F >W 时，就会有向上的加速度使得竹蜻蜓向上飞起，由于两个叶片是中心对称的，所以两个x F 的方向相反，产生力矩使得竹蜻蜓角动量减小直到2 y F

螺旋桨的工作原理

飞机螺旋桨工作原理一、工作原理可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段,讨论桨叶上的气流情况。V—轴向速度;n—螺旋桨转速;φ—气流角,即气流与螺旋桨旋转平面夹角;α—桨叶剖面迎角;β—桨叶角,即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见β＝α+φ。空气流过桨叶各小段时产生气动力,阻力ΔD和升力ΔL,合成后总空气动力为ΔR。ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT,与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加,形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作,才能获得较大的拉力,较小的阻力矩,也就是效率较高。螺旋桨工作时。轴向速度不随半径变化,而切线速度随半径变化。因此在接近桨尖,半径较大处气流角较小,对应桨叶角也应较小。而在接近桨根,半径较小处气流角较大,对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。对某个螺旋桨的某个剖面,剖面迎角随该比值变化而变化。迎角变化,拉力和阻力矩也随之变化。用进矩比“J”反映桨尖处气流角,J＝V/nD。式中D—螺旋桨直径。理论和试验证明:螺旋桨的拉力(T),克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算: T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J?Ct/Cp 式中:Ct—拉力系数;Cp—功率系数;ρ—空气密度;n—螺旋桨转速;D—螺旋桨直径。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数,对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线,它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。从图形和计算公式都可以看到,当前进比较小时,螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如:飞行速度为72千米/小时,发动转速为6500转/分时,η≈32%。因此超轻型飞机必须使用减速器,降低螺旋桨的转速,提高进距比,提高螺旋桨的效率。 二、几何参数直径(D):影响螺旋桨性能重要参数之一。一般情况下,直径增大拉力随之增大,效率随之提高。所以在结构允许的情况下尽量选直径较大的螺旋桨。此外还要考虑螺旋桨桨尖气流速度不应过大(＜0.7音速),否则可能出现激波,导致效率降低。桨叶数目(B):可以认为螺旋桨的拉力系数和功率系数与桨叶数目成正比。超轻型飞机一般采用结构简单的双叶桨。只是在螺旋桨直径受到限制时,采用增加桨叶数目的方法使螺旋桨与发动机获得良好的配合。实度(σ):桨叶面积与螺旋桨旋转面积(πR2)的比值。它的影响与桨叶数目的影响相似。随实度增加拉力系数和功率系数增大。桨叶角(β):桨叶角随半径变化,其变化规律是影响桨工作性能最主要的因素。习惯上以70%直径处桨叶角值为该桨桨叶角的名称值。螺距:它是桨叶角的另一种表示方法。图1—1—22是各种意义的螺矩与桨叶角的关系。几何螺距(H):桨叶剖面迎角为零时,桨叶旋转一周所前进的距离。它反映了桨叶角的大小,更直接指出螺旋桨的工作特性。桨叶各剖面的几何螺矩可能是不相等的。习惯上以70%直径处的几何螺矩做名称值。国外可按照直径和螺距订购螺旋桨。如64/34,表示该桨直径为60英寸,几何螺矩为34英寸。实际螺距(Hg):桨叶旋转一周飞机所前进的距离。可用Hg＝v/n计算螺旋桨的实际螺矩值。可按H＝1.1～1.3Hg粗略估计该机所用螺旋桨几何螺矩的数值。理论螺矩(HT):设计螺旋桨时必须考虑空气流过螺旋桨时速度增加,流过螺旋桨旋转平面的气流速度大于飞行速度。因而螺旋桨相对空气而言所前进的距离一理论螺矩将大于实际螺矩。三、螺旋桨拉力在飞行中的变化1．桨叶迎角随转速的变化在飞行速度不变的情况下,转速增加,则切向速度(U)增大,进距比减小桨叶迎角增大,螺旋桨拉力系数增大(图1—1—20所示)。又由于拉力与转速平方成正比,所以增大油门时,可增大拉力。2．桨叶迎角随飞行速度的变化: 在转速不变的情况下,飞行速度增大,进距比加大,桨叶迎角减小,螺旋桨拉力系数减小。如图1—1—20所示,拉力随之降低。当飞行速度等于零时,切向速度就是合速度,桨叶迎角等于桨叶角。飞机在地面试车时,飞行速度(V)等于零,桨叶迎角最大,一些剖面由于迎角过大超过失速迎角气动性能变坏,因而螺旋桨产生的拉力不一定最大。3．螺旋桨拉力曲线: 根据螺旋桨拉力随飞行速度增大而减小的规律,可绘出螺旋桨可用拉力曲线。4．螺旋桨拉力随转速、飞行速度变化的综合情况: 在飞行中,加大油门后固定。螺旋桨的拉力随转速和飞行速度的变化过程如下: 由于发动机输出功率增大,使螺旋桨转速(切向速度)迅速增加到一定值,螺旋桨拉

船舶轴系和螺旋桨

第八章船舶轴系和螺旋桨 【学习目标】 掌握船舶轴系的功用、基本组成、日常维护管理；掌握螺旋桨的基本组成和各部分名称；了解船舶轴系扭振及危害。 在船舶推进装置中，从齿轮箱（或主机）输出法兰到螺旋桨，其间以传动轴为主体的用于传递扭矩的装置称为轴系，螺旋桨通过轴系与齿轮箱（或主机）连接。 第一节轴系 一、轴系的功用 轴系的功用是将船舶柴油机输出的功率传递给螺旌桨，使螺旋桨旋转，以推进船舶航行。轴系是齿轮箱（或主机）和螺旋桨之间的连接和传动机构，将柴油机输出功率传递给螺旌桨，以克服螺旌桨在水中转动的所消耗的功率，同时，又将螺旋桨在水中旋转产生的轴向推力通过推力轴承传递给船体，以克服船舶航行的阻力。 二、轴系的基本组成 轴系包括传动轴（推力轴、中间轴、艉轴或螺旋桨轴）、轴承（推力轴承、中间轴承、艉轴承）、轴系附件（润滑、冷却、艉轴密封装置）等，如图8-1所示。轴系是由多支承的传动轴所构成。从机舱到船尾往往有一段距离，其传动轴往往较长，传动轴通常分为几段，并用联轴器将各轴段联接组合而成。每段轴又按其所承担的任务分为推力轴、中间轴、艉轴或螺旋桨轴等，这些轴段依靠相应的轴承支撑。传动轴的总长度、轴段数目及其附件的配置等，与船的大小、船型、船体线型、机舱位置、动力装置形式等因素有关。对于轴线不长的小型船舶，为了缩短轴系，也可只用一根螺旋桨轴直接将螺旋桨与齿轮箱的输出法兰相连。 图8-1 轴系

1、传动轴 传动轴包括推力轴、中间轴和艉轴。推力轴前端用法兰与齿轮箱（或主机）的输出法兰相连，后端的法兰则与中间轴法兰相连。推力轴和推力轴承是一对组合部件。中间轴用来连接推力轴和艉轴。 2、轴承 轴承包括推力轴承、中间轴承和艉轴轴承。推力轴承用于承受螺旋桨通过推力轴传递的推力，并通过它将推力传给船体。中间轴承用于承受中间轴的径向负荷和重量。艉轴轴承用于承受艉轴轴的径向负荷和重量。 3、轴系附件 轴系附件包括隔舱填料函、艉管、油封、润滑管路和冷却管路。隔舱填料函用于保持轴系穿过水密隔舱处的水密。艉轴管用来支撑艉轴承和艉轴。艉轴轴封装于尾轴管中，用于密封水和油。润滑系统用于提供并保证艉轴承中润滑油的供应。冷却管路给艉轴管、中间轴承、推力轴承供给冷却水。 三、轴系对中 轴系对中的目的是使轴系的实际中心线与理论中心线尽量保持一致，以保证船舶推进装置正常运行。 轴系理论中心线是船舶设计时所确定的轴系中心线。通常根据轴系理论中心线确定主机、轴系各传动轴和轴承的安装位置。因此，轴系理论中心线不仅是轴系和主机安装时的安装基准，也是船舶修理时的重要依据。 船舶轴系轴线的对中质量，对轴系和主机的正常运转以及船舶振动均有很大影响，特别是对轴径大、轴承间距小、刚性强的轴系影响更为显著。 若轴系对中质量差，可能造成危害。如运转时引起轴承的负荷急剧增加，导致轴承发热和迅速磨损甚至咬死；艉轴管密封装置迅速磨损产生泄露，引起润滑油泄漏造成污染事故；主机曲轴臂距差超过规定值，导致曲轴裂纹甚至断裂；破坏减速齿轮的正常啮合和支承轴的正常工作；引起船体振动，严重的甚至导致轴系断裂等严重机损辜故。 船舶轴系需要进行良好的对中。船舶经过一段时间营运后，由于各道轴承、轴颈运转中存在不同程度的磨损和船体变形或者发生海损事故等原因，轴系原对中状态会发生变化，因此，应定期检验、调整。 轴系的技术状态主要取决于轴系中心线的状态，而轴系中心线的状态是通过轴系中心线弯曲程度和艉轴与主机中心线同轴度来确定的。 四、轴系的日常维护管理 船舶轴系自重较大，运行工况不断变化，若管理维护不当，会造成轴系及其

模型飞机螺旋桨原理与拉力计算

模型飞机螺旋桨原理与拉力计算 一、工作原理 可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况。V—轴向速度；n —螺旋桨转速；φ—气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；α—桨叶剖面迎角；β—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见β＝α+φ。 空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，见图1—1—19，合成后总空气动力为ΔR。ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT，与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。 从以上两图还可以看到。必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作，才能获得较大的拉力，较小的阻力矩，也就是效率较高。螺旋桨工作时。轴向速度不随半径变化，而切线速度随半径变化。因此在接近桨尖，半径较大处气流角较小，对应桨叶角也应较小。而在接近桨根，半径较小处气流角较大，对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。 从图中还可以看到，气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。对某个螺旋桨的某个剖面，剖面迎角随该比值变化而变化。迎角变化，拉力和阻力矩也随之变化。用进矩比“J”反映桨尖处气流角，J＝V／nD。式中D—螺旋桨直径。理论和试验证明：螺旋桨的拉力(T)，克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算： T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J·Ct/Cp 式中：Ct—拉力系数；Cp—功率系数；ρ—空气密度；n—螺旋桨转速；D—螺旋桨直径。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数，对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线，它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 从图形和计算公式都可以看到，当前进比较小时，螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如：飞行速度为72千米／小时，发动转速为6500转／分时，η≈32％。因此超轻型飞机必须使用减速器，降低螺旋桨的转速，提高进距比，提高螺旋桨的效率。 二、几何参数

螺旋桨的工作原理

螺旋桨的工作原理 上次课给大家介绍了船艇 水阻力的三种主要成分的形成原因及影响其大小的主要因素。（那么这三种阻力是哪三种？选其中一种提问其成因）。我们知道，船艇在水中运动要受到阻力的影响。那么船艇为什么能在水中运动？它是靠什么推动的呢？它又是怎样推动的呢？这就是我们这次课要给大家介绍的内容。 我们把推动船艇运动的装置称为推进器。推进器的种类很多，我们常见的有明轮推进器、喷水推进器、平旋推进器和螺旋桨等。目前应用最广泛的推进器是螺旋桨，它的特点是：推进效 率高，结构 简单，工作可靠。下面我 们就来看一看 一、螺旋桨的结构、 配置和螺旋桨水流 （一）螺旋桨的结构

螺旋桨由桨毂、桨叶和整 流罩等组成，并通过桨毂与尾轴相连。一般螺旋桨有3?5个桨叶，有的则多达6个。下面给大家介绍几个有关螺旋桨的几何名词。（结合幻灯片） 螺距一一螺旋桨绕轴旋转一圈，沿轴向前进的几何距离。（P） 螺旋桨按旋转方向可分为左旋螺旋桨和右旋螺旋桨两种，从艇尾向前看，进车时顺时针旋转的称右旋螺旋桨；反时针旋转 的 称左旋螺旋桨。我们怎样判断一个静止的螺旋桨是左旋还是右旋呢？将螺旋桨平放，从侧面看，桨叶向右上方倾斜的为右旋螺旋桨；桨叶向左上方倾斜的为左旋螺旋桨。

（二）螺旋桨的配置螺旋桨的配置一般有 单螺旋桨、双螺旋桨、三螺旋桨和四螺旋桨等。地 方商船一般采用单螺旋 桨，且多数为右旋螺旋桨; 公边船艇一般采用双螺旋 桨或四螺旋桨配置，且多采用外旋式（即右舷安装 右旋螺旋桨，左舷安装左旋螺旋桨；若右舷安装左旋螺旋桨，左舷安装右旋螺旋桨，则称为内旋式）三螺旋桨船相对较少。 （三）螺旋桨工作时的水流 排出流、吸入流、顶流、伴流 这四种水流只有排出流和吸入流与螺旋桨直接相关。而顶

浅谈无人机及其应用

浅谈无人机飞行器及其应用 姓名：张一凡 学号：2013010908014 学院：通信与信息工程学院 指导教师：李玉霞 1

一、无人机飞行空气动力及飞行姿态参数 在无人机系统中主要是飞行控制计算机与各种机载设备之间进行数据交换，因此我们可以在机载设备与飞行控制计算机的通信链路中进行飞行参数采集。 机载设备与飞行控制计算机之间的数据通信是高度实时的，可以认为它们通信的数据都是连续的。对这些连续的飞行参数进行实时辨识并不能达到判读飞行参数的目的，因为无人机是一个非线性、时变的多通道深度铰链的系统，单纯的某个飞行参数的时间曲线并不具备太多的实际意义。 (一)飞行参数处理方法： 根据飞行参数数据特点，我们将飞行参数判读分成三个过程：预处理、基于专家规则的飞行参数自动判读和详细分析。其中研究用于知识发现实现对飞行参数自动判读的专家规则是研究的重点和难点。 (二)飞行参数数据预处理： 飞行参数数据采集设备故障以及数据传输的错误都会造成数据的不完整性、含噪声和不一致性。数据预处理采用滤波、平滑等数据处理方法能够提高数据质量和排除数据中的干扰。数据预处理的步骤是数据清理和数据变换。 (三)飞行参数数据清理： 飞行数据中经常会出现一些变化异常的数据，其主要特征为：单位时间内的信号变化量超出了该信号变化的正常范围、信号的幅值超出规定值、信号的变化规律不符合无人机及其系统的实际工作情况、飞行参数时许数据流中某个单帧数据的所有参数值在同一时刻出现突变。这些数据点往往属于虚假信号。在分析数据的过程中需要确认出现的数据异常点是否为徐价值。如果是，必须删除，并且根据无人机飞行手册的性能参数范围和飞行日报表进行平滑处理；如果不能确定，则需保留并作进一步分析。 (四)飞行参数数据变换： 飞行数据中还经常会出现时间参数变化异常的数据，这时就需要对其进行软件或人工校正。对同性质参数采用数据融合的方法进行对比分析，用正确的数据来修改错误的数据。如为了提高系统的可靠性，无人机航向姿态系统和捷联惯性导航系统都提供飞机的航向姿态信息，此时可以利用一个系统的正确值来修正另一个系统的奇异值。对单个飞行参数的时序曲线中出现连续多个奇异点

螺旋桨概述

螺旋桨概述 1.概念 1.1结构 图1 螺旋桨示意图 图2 螺旋桨结构 螺旋桨由桨叶、浆毂、、整流帽和尾轴组成，如上图所示。 滑失：如果螺旋桨旋转一周，同时前进的距离等于螺旋桨的螺距P，设螺旋桨转速为n，则理论前进速度为nP。也就是说将不产生水被螺旋桨前后拨动的现象，然而事实上，螺旋桨总是随船一起以低于nP的进速V s对水作前进运动。那么螺旋桨旋转一周在轴向上前进的实际距离为h p（＝V s/n），称为进距。于是我们把P与h p之差（P－h p）称为滑失。 滑失与螺距P之比为滑失比： S r＝（P－h p）/P＝（nP－V s）/nP＝1－V s/nP

式中V s/nP称为进距比。 从式中可以得出，当V s＝nP时，S r＝0。即P＝h,也就是螺旋桨将不产生对水前后拨动的现象，螺旋桨给水的推力为零。 因此我们可以得出结论：滑失越大，滑失比越高，则螺旋桨推水的速度也就越高，所得到的推力就越大。 1.2工作原理 船用螺旋桨工作原理可以从两种不同的观点来解释，一种是动量的变化，另一种则是压力的变化。在动量变化的观点上，简单地说，就是螺旋桨通过加速通过的水，造成水动量增加，产生反作用力而推动船舶。由于动量是质量与速度的乘积，因此不同的质量配合上不同的速度变化，可以造成不同程度的动量变化。 另一方面，由压力变化的观点可以更清楚地说明螺旋桨作动的原理。螺旋桨是由一群翼面构建而成，因此它的作动原理与机翼相似。机翼是靠翼面的几何变化与入流的攻角，使流经翼面上下的流体有不同的速度，且由伯努利定律可知速度的不同会造成翼面上下表面压力的不同，因而产生升力。而构成螺旋桨叶片的翼面，它的运动是由螺旋桨的前进与旋转所合成的。若不考虑流体与表面间摩擦力的影响，翼面的升力在前进方向的分量就是螺旋桨的推力，而在旋转方向的分量就是船舶主机须克服的转矩力。 1.3推力和阻力 以一片桨叶的截面为例：当船艇静止时，螺旋桨开始工作，把螺旋桨看成不动，则水流以攻角α流向桨叶，其速度为2πnr（n为转速；r为该截面半径）。根据水翼原理，桨叶要受升力和阻力的作用，推动螺旋桨前进，即推动船艇前进。船艇运动会产生顶流和伴流。继续把船艇看成不动，则顶流以与艇速大小相等，方向相反的流速向螺旋桨流来，而伴流则以与艇速方向相同，流速为u r向螺旋桨流来。通过速度合成，我们可以得到与螺旋桨成攻角α，向桨叶流来的合水流。则桨叶受到合水流升力dL和阻力dD的作用，将升力和阻力分解，则得到平行和垂直艇首尾线的分力：

第四章 创新原理及其应用

第四章创新原理及其应用创新原理（也称“发明原理”），是建立在对上百万的专利分析的基础上， 蕴涵了人类发明创新所遵循的共性原理，是TRIZ中用于解决矛盾（问题）的基本方法。这40条创新原理是阿奇舒勒最早奠定的TRIZ理论的基础内容。实践证明，这40条创新原理，是行之有效的创新方法，比较容易学习和掌握，通常读 者练习和实际使用的频率也最高。 下面是对40条创新原理的逐条的具体介绍。在介绍每条创新原理时，我们 ＿不仅简要地介绍它们的基本内容，给出一些在工程技术领域的应用实例，同时也尽量给出了一些非工程领域（例如管理或商业）的应用实例，以便读者全面地 理解和记忆这些原理。 一、分割原理 如图4-1所示。 1．分割原理的具体描述 1)把一个物体分成相互间独立的几个部分； 2)把一个物体分成容易组装和拆卸的部分； 3)提高系统的可分性，以实现系统的改造。 2．应用案例

I案例4-11 废旧物资回收系统 ＿“、＿A二、入，、二二抽六确JT不部介”的实例。为解决可回收 这是“把一个物体分成相互JaJ拄皿们2‘'I- of W- as 19T v.4 o }J M1jai IA.9-A9．’、厂丁二．－ 与不哥C7收，不同材料，如玻璃、纸、铁罐等的综合利用，人们把一个大垃 圾箱，分成相互间独立的几个较小回收箱，如图4-2所示。 I案例4-21 图4-2废旧物资回收系统 这是“把一个物体分成容易组装和拆却的部分”的实例，如图4-3所示。 图4-3组合家具 ［案例4-31 可调节百叶窗 这是一个“提高系统的可分性，以实现系统的改造”的实例。人们用可调节百叶窗代替幕布窗帘，只要改变百叶窗叶片的角度，就可以调节外界射 入的光线。 ［案例4-41 军用飞机油箱 当军用飞机的油箱破损时，极易引起燃料大量外泄，继而引发爆炸的事

螺旋桨种类PDF.pdf

种类 船舶推进器种类很多，按照原理不同，有螺旋桨、喷水推进器、特种推进器。 螺旋桨 由桨毂和若干径向地固定于毂上的桨叶所组成的推进器，俗称车叶。螺旋桨安装于船尾水线以下，由主机(见船舶动力装置)获得动力而旋转，将水推向船后，利用水的反作用力推船前进。螺旋桨构造简单、重量轻、效率高，在水线以下而受到保护。 分类 螺旋桨是现代船舶的主要推进工具,现在大多数船舶是用螺旋桨来推进的。螺旋桨又有许多类型。 按照桨叶多少，螺旋桨有2、3或4个桨叶,甚至更多。一般桨叶数目越多吸收功率越大。 按照构造不同，螺旋桨分为定（桨）距和变距螺旋桨两大类。 定距螺旋桨，螺距是固定不变的其特点是构造简单，重量轻，所以才船舶上得到广泛应用。 变距螺旋桨，螺距是可以调节的，通过螺旋桨变距机构，有液压或电力驱动来调节螺距。最初使用的是双距螺旋桨。高速时用高距，低速时用低距，以后又逐步增加了桨距的数目。 应用 普通运输船舶有1～2个螺旋桨。推进功率大的船，可增加螺旋桨数目。大型快速客船有双桨至四桨。螺旋桨一般有3～4片桨叶,直径根据船的马力和吃水而定,以下端不触及水底，上端不超过满载水线为准。螺旋桨转速不宜太高,海洋货船为每分钟100转左右，小型快艇转速高达每分钟400～500转，但效率将受到影响。螺旋桨材料一般用锰青铜或耐腐蚀合金，也可用不锈钢、镍铝青铜或铸铁。 60年代以来，船舶趋于大型化，使用大功率的主机后，螺旋桨激振造成的船尾振动、结构损坏、噪声、剥蚀等问题引起各国的重视。螺旋桨激振的根本原因在于螺旋桨叶负荷加重，在船后不均匀尾流中工作时容易产生局部的不稳定空泡，从而导致螺旋桨作用于船体的压力、振幅和相位都不断变化。 在普通螺旋桨的基础上，为了改善性能，更好地适应各种航行条件和充分利用主机功率，发展了以下几种特种螺旋桨。①可调螺距螺旋桨：简称调距桨，可按需要调节螺距，充分发挥主机功率;提高推进效率,船倒退时可不改变主机旋转方向。螺距是通过机械或液力操纵桨毂中的机构转动各桨叶来调节的。调距桨对于桨叶负荷变化的适应性较好，在拖船和渔船上应用较多。对于一般运输船舶，可使船-机-桨处于良好的匹配状态。但调距桨的毂径比普通螺旋桨的大得多，叶根的截面厚而窄，在正常操作条件下，其效率要比普通螺旋桨低，而且价格昂贵，维修保养复杂。②导管螺旋桨：在普通螺旋桨外缘加装一机翼形截面的圆形导管而成。此导管又称柯氏导管。导管与船体固接的称固定导管，导管被连接在转动的舵杆

船舶螺旋桨课程设计--ck

1500吨载运煤船螺旋桨 设计书 指导老师：dyz 学生姓名：ck 学号：************ 完成日期：**********

给定资料 艾亚法有效功率估算表：

1．推进因子的确定 (1)伴流分数ω 本船为单桨海上运输船，故使用泰勒公式估算 ω=0.5×C B -0.05=0.5×0.807-0.05=0.354 (2)推力减额分数t 使用汉克歇尔公式 t=0.50×C P -0.12=0.50×0.811-0.12=0.0.286 (3)相对旋转效率 近似地取为ηR =1.0 (4)船身效率 ηH =(1-t)/(1-ω)=(1-0.286)/(1-0.354)=1.105 2．桨叶数Z的选取论证 根据一般情况，参考母型船，单桨船多采用四叶，加之四叶图谱资料较为详尽、方便查找，故选用四叶。 3．A E/A0的估算 按公式A E/A0 = (1.3+0.3×Z)×T / (p0-p v)D2 + k进行估算， 其中：T=P E/(1-t)V=1911/((1-0.286)×12×0.515)=433kN 水温15℃时汽化压力p v=174 kgf/ m2=174×9.8 N/m2=1.705 kN/m2 静压力p 0=p a +γh s =(10330+1025×3.5)×9.8 N/m2=136.39 kN/m2 k取0.2 D允许=0.7×T=0.7×8.50=5.95m A E/A0 = (1.3+0.3×Z)×T / (p0-p v)D2 + k =（1.3+0.3×4）×433/((136.39-1.705)×5.952)+0.2 = 0.427 4. MAU桨型的选取说明 该船为海洋运输船，MAU型图谱刚好适用于海水情况。MAU型浆性能较好，实际应用广泛，故采用MAU型浆。

隐身技术的物理原理及其应用

隐身技术的物理原理及其应用 段改丽　李爱玲　李　军 (西安陆军学院　陕西　710108) 隐身技术又称隐形技术,是物理学中流体动力学、材料科学、电子学、光学、声学等学科技术的交叉应用技术,是传统伪装技术走向高技术化的发展和延伸。利用隐身技术可以大大降低武器等目标的信号特征,使其难以被发现、识别、跟踪和攻击。在现代军事侦察中,往往是多种技术侦察手段并用,因此在反侦察的隐身技术中也要针锋相对地同时采用多种隐身方法。 一、隐身技术的分类 隐身技术按其物理学基础可分为无源隐身技术和有源隐身技术两类。 所谓无源隐身技术,从物理学的观点来看,就是根据波的反射和吸收规律,在目标上采用吸波材料和透波材料,以吸收或减弱对方侦察系统的回波能量;根据波的反射规律,改变武器装备的外形与结构,使目标的反射波偏离对方探测系统的作用范围,从而使对方的各种探测系统不能发现或发现概率降低。 有源隐身技术就是设置新的波源,发射各种波束(如电磁波、声波等)来迷惑、干扰或抵消对方探测系统的工作波束,以达到隐蔽己方的目标。例如施放光弹或电子干扰波使对方的光电探测系统迷盲,施放电子诱饵使对方的探测系统跟踪假目标等。这类技术靠加强而不是减弱目标的可探测信息特征来达到目标隐身的目标。 二、隐身技术的物理原理 由于波的共同特点,有时采用一种技术措施,可对几种侦察波同时起到隐身效果。然而,由于各种波有其自身的物理特性,因此也要根据具体情况相应采取一些不同的隐身技术措施。常用的隐身技术主要有以下几种: (一)雷达波隐身技术的物理原理 “雷达”这个术语大家都很熟悉,它是由“无线电探测和测距”这一短语派生出来的。雷达波实际上是天线发射的波长在微波波段的电磁波。发动机将雷达波束朝某个方向定向发射,目标就会把雷达波反射到雷达接收器上。由于目标的性质不同,所以会产生强弱不同的反射信号,雷达就是靠接收被目标反射的电磁波信号发现目标的。波的反射定律指出,反射角等于入射角,若入射角等于零,则反射角也等于零。因此,只有当雷达电磁波的方向垂直于目标表面时,被反射的电磁波才能按原方向返回,这时雷达才能接收到较强的回波;而以其他角度射向目标表面的雷达电磁波都会被反射到别处,即发生散射效应。如果目标的表面能使雷达发射来的电磁波被散射或被吸收,就可大大减小被对方雷达发现的概率,从而达到“隐身”的目的。雷达隐身技术就是依照这而发展起来的。一般飞机的整体布局为圆形机身、平面机翼和垂直机翼,三者之间有明显的分界。根据电磁波所遵循的传播规律,当电磁波入射到物体的直角表面处,容易形成多次反射,而产生角反射器效应,反射雷达波很强。而隐身飞机在总体外形上采用多面、多锥体和飞翼式布置及燕尾形尾翼的设计,把机身与机翼融为一体,从而达到了隐身的目的。例如,美国的F2117A隐身战斗机外表光滑且无外挂装置,武器都装在弹舱内。 (二)可见光隐身技术的物理原理 根据物理学原理可知,在可见光范围内,探测系统的探测效果决定于目标与背景之间的亮度、色度、运动这三个视觉信息参数的对比特征,其中目标与背景之间的亮度比是最重要的。如果目标的结构体和表面的反射光,发动机喷口的喷焰和烟迹,灯光及照明光等,与背景亮度的对比度较大,容易被发现。因此,可见光隐身技术就是通过改变目标与背景之间的亮度、色度等的对比特征,来降低对方可见光探测系统的探测概率,从而达到隐身的目的。比如将飞机曲面外形的座舱罩改变为平板或近似平板外形的座舱罩,以减小太阳光反射的角度范围和光学探测器瞄准、跟踪的时间;在目标表面涂敷与周围色彩类同的颜色或加伪装网,以使目标与背景的亮度和色度相当。比如战士的“迷彩装”,炮车外面的“伪装网”等,都是可见光隐身技术中的一种。 (三)红外隐身技术的物理原理 随着红外侦察、探测、制导和热成像处理技术的 · 7 3 · 16卷1期(总91期)

飞机螺旋桨工作原理

飞机螺旋桨工作原理.txt吃吧吃吧不是罪，再胖的人也有权利去增肥！苗条背后其实是憔悴，爱你的人不会在乎你的腰围！尝尝阔别已久美食的滋味，就算撑死也是一种美！减肥最可怕的不是饥饿，而是你明明不饿但总觉得非得吃点什么才踏实。与现实中飞行技术的对比：飞机螺旋桨工作原理 一、工作原理 可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段,讨论桨叶上的气流情况。V—轴向速度;n—螺旋桨转速;φ—气流角,即气流与螺旋桨旋转平面夹角;α—桨叶剖面迎角;β—桨叶角,即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见β＝α+φ。空气流过桨叶各小段时产生气动力,阻力ΔD和升力ΔL,合成后总空气动力为ΔR。ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT,与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加,形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。 必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作,才能获得较大的拉力,较小的阻力矩,也就是效率较高。螺旋桨工作时。轴向速度不随半径变化,而切线速度随半径变化。因此在接近桨尖,半径较大处气流角较小,对应桨叶角也应较小。而在接近桨根,半径较小处气流角较大,对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。 气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。对某个螺旋桨的某个剖面,剖面迎角随该比值变化而变化。迎角变化,拉力和阻力矩也随之变化。用进矩比“J”反映桨尖处气流角,J ＝V/nD。式中D—螺旋桨直径。理论和 试验证明:螺旋桨的拉力(T),克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算: T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J?Ct/Cp 式中:Ct—拉力系数;Cp—功率系数;ρ—空气密度;n—螺旋桨转速;D—螺旋桨直径。其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数,对每个螺旋桨其值随J变化。图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线,它可通过理论计算或试验获得。特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。是设计选择螺旋桨和计算飞机性能的主要依据之一。 从图形和计算公式都可以看到,当前进比较小时,螺旋桨效率很低。对飞行速度较低而发动机转速较高的轻型飞机极为不利。例如:飞行速度为72千米/小时,发动转速为6500转/分时,η≈32%。因此超轻型飞机必须使用减速器,降低螺旋桨的转速,提高进距比,提高螺旋桨的效率。 二、几何参数 直径(D):影响螺旋桨性能重要参数之一。一般情况下,直径增大拉力随之增大,效率随之提高。所以在结构允许的情况下尽量选直径较大的螺旋桨。此外还要考虑螺旋桨桨尖气流速

混合器原理与应用

混合器原理与应用 1、多效混合器 多效混合器是在吸收多层高速搅拌技术的基础上，创新设计了连续式双腔合设备，该产品上腔为分散腔，下腔为混合腔，分散和混合两腔一体设计，分散混合连续同步进行。多效混合器主要是针对互不相溶介质混合时把分散相的液滴细化，以得到均匀的分散质，增大相间接触面积，为进行下一步分离、萃取或化学反应奠定基础。 该产品广泛应用于粮油食品、医药、农药、石油化工、水处理等行业。 工作原理： 多效混合器搅拌桨叶采用推进式桨叶，桨叶在搅拌轴的带动下旋转，对位于桨叶区的流体推出做功，流体在桨叶的推动下产生一定的压头，由于罐内周边的挡板作用，使液体形成轴向的上下循环流，为达到强烈搅拌的目的，多效混合器设计了多层搅拌结构，由于各层搅拌桨叶的不同向布置，使桨叶周边形成高湍动的充分混合区。 混合效果 多效混合器采用上下腔一休设计，上为分散腔，下为混合腔。进入分散腔的混合液在两层搅拌桨叶的反方向推动下作径向和轴向的环流，随着腔内挡板的影响作用，混合区产生强大的湍动，使液休微团分割缩小，被混合的组分之间接触面不断扩大，分子扩散速率增加，混合液的液滴均匀分散，其分散程度能使液滴分散到0.5-2μm, 且分布均匀，完全达到分散混合的处理效果，这就是混合理论上要求的微观混合。 经过微观混合处理过的混合液连续地进入下混合腔，在下混合腔，为达到宏观混合成要求的整体循环无死角的目的，混合腔搅拌浆叶采用三层结构，且方向反向布置，在桨叶的推动下搅拌器产生的上、下、左、右侧流，径向流及轴向流

使混合液达到强烈的整体循环，其混合不均匀度系数≤1-5%. 整个过程达到了既有宏观混合，又有微观混合的有效混合目的。 技术参数： 2、离心混合器 产品特点: LHZ系列混合泵是专业为 液-液的混合设计的快速、高效 混合设备。该机混合充分、运转 平稳、噪音低。 该机主要由高速旋转的转鼓部 分、固定的向心泵部分、进出口 装置和电机组成。主要零件均用 耐酸不锈钢制造，耐腐蚀性强。 工作原理： 经过配流的料液由进料管轴向进入转鼓内，转鼓由电机直接驱动旋动，将进入转鼓的料液旋转混合，由于离心力作用，料液被挤压至转鼓边缘，沿内腔的叶道聚合进向心泵（叶轮组件）泵体，向心泵将转鼓旋转产生的旋转能量转换成压力，混合液在向心泵的压力作用下从出口排出，由此得到增压的混合料液。根据排出管上压力表读出的压力状况，调节排出管上的节流阀对压力可进行调整。

四轴飞行器螺旋桨

名称：正反桨1045桨螺旋桨 规格：直径：10英寸螺矩：4.5英寸 颜色：黑、红、蓝、黄、绿、橙 桨直径：25.4CM 中心孔正面孔径：6MM 中心孔反面孔径：9MM（此孔可套入下面桨垫）中心座厚度：6mm 重量：7g(约/单只) 变距环组：x 7（每组2个），桨垫分别是2MM 3MM 4MM 5MM 6MM 7.8MM 描述：适配不同桨夹尺寸的环。适合四旋翼飞行器或多旋 翼飞行器使用。适合于本店的所有多旋翼飞行器。

正反桨的区分： 正桨在桨片上以“L”字母标注，从正桨片正面看以逆时针旋转拨动气流。 反桨在桨片上以“R”字母标注，从反桨片正面看以顺时针旋转拨动气流。 正桨和反桨在四轴上的应用原理：

厂家的四轴多旋翼飞行器是安装4个桨片，假如说都用一个逆时针转动的话，4个桨片都会产生一个逆时针旋转的自旋扭力，使得被载体向右自旋。所以四轴为了抵消这种自旋就用2个正桨2个反桨，2个顺时针2个逆时针的桨片按照循环排列，一对桨片往左扭，一对桨片往右扭来抵消掉桨片转动时发出的自旋扭力，使之均衡。 3S电池下；KV900-1000的电机配1060或1047浆，9寸浆也可 KV1200-1400配9050（9寸浆）至8*6浆 KV1600-1800左右的7寸至6寸浆 KV2200-2800左右的5寸浆 KV3000-3500左右的4530浆 2S电池下；KV1300-1500左右用9050浆 KV1800左右用7060浆 KV2500-3000左右用5X3浆 KV3200-4000左右用4530浆 浆的大小与电流关系： 因为浆相对越大在产生推力的效率就越高 例如：同用3S电池，电流同样是10安（假设） 用KV1000配1060浆与KV3000配4530浆它们分别产生的推力前者是后者的两倍。 机型与电机、浆的关系： 一般来说：浆越大对飞机所产生的反扭力越大，所以浆的大小与机的翼展大小有着一定关系，但浆与电机也有着上面所讲的关系。 例如用1060浆，机的翼展就得要在80CM以上为合适，不然的话机就容易造成反扭；又如用8*6的浆翼展就得在60以上。 再比如：用4530浆做翼展1米以上机行否？是可以，但飞机飞起来会很耗电，因为翼展大飞行的阻力大，而4530浆产生的推力相对情况下小（上面浆的大小与电流关系有讲到）。 所以模友在选择玩什么机型的时候就要注意这4者的关系，尤其是新手选择机型，一定要看这机型翼展大小选择配电机、浆、电池，特别要注意的是，不能用大浆配高KV的电机，否则烧电机还影响了电池，有可能连电调也烧掉。