3.3 螺旋桨设计
3.3.1 已知船体的主要参数
船型：双桨、双机交通工作艇。
设计水线长
WL
L=32.052m
设计水线宽B=6.704m
设计吃水d=1.1m
排水量△=106t
方型系数
B
C=0.404
菱形系数Cp=0.5
桨轴中心线距基线
P
Z=0.53m
螺旋桨数目2个
V设定（kn）11.339 11.879 12.419 12.959 13.499 14.039 14.579 PE（hp）122.18 168.03 224.89 298.49 386.87 443.81 504.85
3.3.2 主机参数
型号TBD234V8高速船用柴油机*2
最大持续功率（单机）296KW（402.6hp）
主机额定转速1800rpm
齿轮箱型号300型
齿轮箱速比 2.54：1
螺旋桨转速708.7rpm
3.3.3 推进因子的决定
根据船舶设计手册推荐值w=0.12
根据新海尔公式推力减额分数t=0.144
取相对旋转效率
R
η=1.0
船身效率
1
1
H
t
w
η
-
=
-
=0.973
3.3.4 规定航速下的标准螺旋桨要素 采用MAU 四叶桨图谱进行计算。 取功率储备10％ 轴系效率s η=0.92
螺旋桨敞水收到马力：P D =402.6×0.9×s η×R η=402.6×0.9×0.92×1.0=333.35hp 根据MAU4—40，MAU4—55，MAU4—70的P B —δ图谱列表计算：
按图谱
设计的计算表 项目 单位 数值 假定航速 kn 12 13 14 15 V=（1-w ）V kn 10.56 11.44 12.32 13.2 B p =NP 0.5D /V 2.5A 90.691 74.243 61.687 51.914 sqrt(Bp) 9.52 8.62 7.85 7.21 MAU 4-40
δ
80.133 74.223 69.323 65.533 P/D 0.565 0.578 0.594 0.614 η0
0.368 0.394 0.421 0.445 P TE =P D *ηH *η0 hp 119.254 127.820 136.515 144.471 MAU 4-55
δ
78.601 72.995 72.000 63.617 P/D 0.601 0.618 0.638 0.659 η0
0.361 0.387 0.412 0.436 P TE =P D *ηH *η0 hp 117.176 125.461 133.669 141.257 MAU 4-70
δ
74.701 69.248 64.587 60.663 P/D 0.604 0.621 0.641 0.663 η0
0.346 0.449 0.397 0.421 P TE =P D *ηH *η0
hp
112.300
145.611
128.656
136.653
根据上表中的计算结果可绘制TE P 、δ、P/D 及0η对V 的曲线：如图3.2 5. 空泡校核
按柏利尔空泡限界线中商船上限线，计算不发生空泡之最小展开面积比。 桨轴沉深 1.100.530.57s P h T Z m =-=-=
2
01
033010000.9617411116v a s v p p p h p k g f m γ-=+-=+?-= 计算温度15t =℃，2174v p kgf m =，104.76D P hp =，24102.08kgf s m ρ=?。
表四 空泡校核计算结果
序号
项目
单位
数值
p B δ-
MAU4-40
MAU4-55
MAU4-70
1 max V
kn
9.612 9.548 9.405 2 0.5144(1)max A V V ω=- m s
4.356
4.327
4.262
3
2
(0.7/60)ND π
2
()m s
322.286 282.962 286.223
4 222
0.7(0.7/60)R
A
V
V ND π=+
2
()m s
341.259 301.686 304.389
5 200.71()
2
v R p p V σρ=- 0.638 0.722 0.715 6 c τ
0.116 0.123 0.122 7 075/D A T P V η=??
kgf 714.717 701.177 672.412 8 20.712
P R c A T
V ρτ=? 2m 0.354 0.369 0.355 9 (1.0670.229)E P A A P D =-
2m
0.378 0.399 0.383 10 24
E o A A D π
=
0.515
0.619
0.587
据上述计算结果作图二，可求得不发生空泡的最小盘面比以及所对应的的最佳螺旋桨要素。
0.55E o A A =，0.618P D =，0.926D m =，00.386η=，max 9.55V kn = 6． 强度校核
按1983年《规范》校核0.25R t 及0.6R t ，应不小于按下式计算之值：
Y
t K X
=
-，1A Ne Y ZbN =，23210
10d A GA N D X Zb =， 计算功率1200.97116.4Ne hp =?=
/0.55d E o A A A ==，0.618P D =，10ε=?，37.6G gf cm =,506.76N r m = 0.660.2260.10.2260.9260.550.40.2878R E o b D A A Z m =?=??= 0.250.660.72120.2075R R b b m ==
0.60.660.99110.2852R R b b m ==
/ 1.618D P =
表五 强度校核计算表
项目
单位
数值
0.25R
0.6R 弦长b
m 0.2075 0.2852 1K
634 207 2K 查表7-2 250 151 3K 1410 635 4K
4 34 1120.730.74()A D P K K D P K D P K =-+- 2648.711 933.049 1Y A Ne ZbN = 733.00
5 187.865 5K 82 23 6K 34 12 7K 41 65 8K
380 330 25678()A D P K K K K εε=+++ 1282.896 1147.024 材料系数K (铝镍青铜)
1.179 1.179 2310210d X A GA N D Zb =
0.132 0.086 ()t Y K X =- mm
26.456 13.109 MAU 标准桨叶厚度t '
mm
35.420
20.187
校核结果 满足要求 满足要求 实取桨叶厚度 mm
35.42
20.84
实际桨叶厚度按 1.00.0045 4.167R t D mm ==与0.2535.420R t mm =连直线决定：
0.237.50R t mm =， 0.333.34R t m m =， 0.429.17R t mm =， 0.525.00R t m
m =， 0.620.84R t mm =， 0.716.67R t mm =， 0.812.50R t mm =， 0.98.33R t mm =
7. 螺距修正
根据尾轴直径大小，决定毂径比0.18h d D =。此值与MAU 桨标准毂径比相同，故对此项螺距无需修正。
由于实际桨叶厚度大于MAU 标准桨叶厚度，故需因厚度差异进行螺距修正。
设计桨0.70.016670.058130.99640.2878R t b ??
== ????
标准桨0.70.01710.055220.99640.31075R t D b D
???
== ?????
（取MAU 4-55为基准桨）
30.866(1)30.8660.8819.5530.86610.08959506.76 5.72
A V V s NP NP ω-???-====?
0.70.70.70.550.750.0021830.55t t t b b b ???????
??=-??= ? ? ??????????
?标设 00.7(1)20.6180.089590.0021830.000242
t R
P P t s D D b ???????=--? ? ? ?
??????=-???=- 修正后的螺距比：
00.6180.0002420.617758t
P P P D D D ????
=+?=-= ? ?????
8．重量及惯性矩计算
我国船舶及海洋工程设计研究院提出的公式:
1、重量计算 （1）桨叶重
1max 0.20.60.169(0.5)1()b d G Zb t t D kgf D γ??
=+-????
max 0.2878b m = 0.18d D = 37600G kg f m γ== 4Z = 0.237.50R t mm = 0.620.84R t m
m = 10.169760040.2878(0.50.0375+0.02084)1-0.180.926=44.45()b G kgf =???????()
（2）桨毂重
200.880.6()n K d G L d kgf d γ?
?=-????
0.285K L m = 0.17m d = 1/3
00.0450.108(/)()2
K D KL
d P N
m =+- 00.175d m =
20.175
(0.880.6
)0.28576000.1716.42()0.17
n G kgf =-???= （3）螺旋桨重量
144.4516.4260.87()b n G G G kgf =+=+=
2、惯性矩计算
3max 0.20.60.0948(0.5)mp I Zb t t D γ=+
320.0948760040.2878(0.50.03750.02084)0.92626.07()
mp I kgf cm S =?????+?=??
8. 敞水性征曲线之确定
由MAU 4-55，0.6P D =及0.7P D =的敞水性征曲线内插得到MAU 4-55，
0.618P D =的敞水性征曲线，其数据如下：
表八 设计桨的敞水特性数据表
J
T K 10Q K 0η J
T K 10Q K 0η 0 0.267 0.256 0 0.6 0.043 0.078 0.619 0.1 0.236 0.235 0.144 0.7 0.005 0.039 0.473 0.2
0.203
0.211
0.280
0.8
0.005
0.3 0.168 0.185 0.409
0.4 0.129 0.154 0.528
0.5 0.087 0.119 0.612
表3.10 系柱特性计算
J=0时J=0时，KT=0.30959234,KQ=0.03540735 单位—
计算功率PD hp 104.76
系柱推力减额分数t0—0.06 主机转矩Q=P D×60×75/（2×3.14N）kgf×m 148.14
系柱推力T=K T×Q×（1-t0）/（K Q×D) kgf 1568.44
螺旋桨转速N=60(T/2(ρD4K T(1-t0))) 0.5r/min 530.81
10．螺旋桨计算总结
螺旋桨直径0.926
D m
=螺距比0.618
P D=型式 MAU 叶数4
Z=
盘面比0.55
E o
A A=
纵倾角10
ε=?
螺旋桨效率
00.368
η=
设计航速max9.55
V kn
=
毂径比0.18
h
d D=
旋向右旋重量60.87kgf 惯性矩2
26.07kgf m s
??
274 第四章 螺旋桨模型的敞水试验 螺旋桨模型单独地在均匀水流中的试验称为敞水试验，试验可以在船模试验池、循环水槽或空泡水筒中进行。它是检验和分析螺旋桨性能较为简便的方法。螺旋桨模型试验对于研究它的水动力性能有重要的作用，除为螺旋桨设计提供丰富的资料外，对理论的发展也提供可靠的基础。 螺旋桨模型敞水试验的目的及其作用大致是： ① 进行系列试验，将所得结果分析整理后绘制成专门图谱，供设计使用。现时各类螺旋桨的设计图谱都是根据系列试验结果绘制而成的。 ② 根据系列试验的结果，可以系统地分析螺旋桨各种几何要素对性能的影响，以供设计时正确选择各种参数，并为改善螺旋桨性能指出方向。 ③ 校核和验证理论方法必不可少的手段。 ④ 为配合自航试验而进行同一螺旋桨模型的敞水试验，以分析推进效率成分，比较各种设计方案的优劣，便于选择最佳的螺旋桨。 螺旋桨模型试验的重要性如上所述，但模型和实际螺旋桨形状相似而大小不同，应该在怎样的条件下才能将模型试验的结果应用于实际螺旋桨，这是首先需要解决的问题。为此，我们在下面将分别研究螺旋桨的相似理论以及尺度作用的影响。 § 4-1 敞水试验的相似条件 从“流体力学”及“船舶阻力”课程中已知，在流体中运动的模型与实物要达到力学上的全相似，必须满足几何相似、运动相似及动力相似。 研究螺旋桨相似理论的方法甚多，所得到的结果基本上是一致的。下面将用量纲分析法进行讨论，也就是用因次分析法则求出螺旋桨作用力的大致规律，然后研究所得公式中各项的物理意义。可以设想，一定几何形状的螺旋桨在敞水中运转时产生的水动力(推力或转矩)与直径D (代表螺旋桨的大小)、转速n 、进速V A 、水的密度ρ、水的运动粘性系数ν及重力加速度g 有关。换言之，我们可用下列函数来表示推力T 和各因素之间的关系，即 T = f 1(D ，n ，V A ，ρ，ν，g )， 为了便于用因次分析法确定此函数的性质，将上式写作： T = k D a n b c A V ρ d ν e g f (4-1) 式中k 为比例常数，a 、b 、c 、d 、e 、f 均为未知指数。 将(4-1)式中各变量均以基本量(即质量M 、长度L 、时间T )来表示，则得： 2T ML ＝f 2e 2 d 3c b a 1?? ? ????? ????? ????? ????? ??T L T L L M T L T kL
某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书 姓名： XXX 班级：XXX 学号：XXX 联系方式：XXX 日期：XXX
1.已知船体的主要参数 船长 L = 118.00 米 型宽 B = 9.70 米 设计吃水 T = 7.20 米 排水量 △ = 5558.2 吨 方型系数 C B = 0.658 桨轴中心距基线高度 Zp = 3.00 米 由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下： 航速V （kn ） 13 14 15 16 有效马力PE （hp ） 2160 2420 3005 4045 2.主机参数 型号 6ESDZ58/100 柴油机 额定功率 Ps = 5400 hp 额定转速 N = 165 rpm 转向 右旋 传递效率 ηs=0.98 3.相关推进因子 伴流分数 w = 0.279 推力减额分数 t = 0.223 相对旋转效率 ηR = 1.0 船身效率 0777.111=--=w t H η 4.可以达到最大航速的计算 采用MAU 四叶桨图谱进行计算。 取功率储备10%，轴系效率ηs = 0.98 螺旋桨敞水收到马力： P D = 4762.8 根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的Bp --δ图谱列表计算： 项 目 单位 数 值 假定航速V kn 13 14 15 16 V A =(1-w)V kn 9.373 10.094 10.815 11.536 Bp=NP D 0.5/V A 2.5 42.34 35.18 29.60 25.19
Bp 6.51 5.93 5.44 5.02 MAU 4-40 δ75.82 70.11 64.99 60.75 P/D 0.640 0.667 0.694 0.720 ηO0.5576 0.5828 0.6055 0.6260 P TE =P D ·η H ·η O hp 2862.09 2991.44 3107.95 3213.18 MAU 4-55 δ74.35 68.27 63.57 59.33 P/D 0.686 0.713 0.741 0.770 ηO0.5414 0.5672 0.5909 0.6112 P TE =P D ·η H ·η O hp 2778.94 2911.36 3043.28 3137.21 MAU 4-70 δ73.79 67.79 63.07 58.70 P/D 0.693 0.723 0.754 0.786 ηO0.5209 0.5456 0.5643 0.5828 P TE=P D ·η H ·η O hp 2673.71 2800.49 2891.86 2991.44 据上表的计算结果可绘制PT E、δ、P/D及η O 对V的曲线，如下图所示。
机翼升力计算公式滑翔比与升阻比螺旋桨拉力计算公式（静态拉力估算） 2009-04-16 08:02 机翼升力计算公式 升力L=1/2 *空气密度*速度的平方*机翼面积*机翼升力系数（N） 机翼升力系数曲线如下注解：在小迎角时曲线斜率是常数。 在标识的1位置是抖振点，2位置是自动上仰点， 3位置是反横操纵和方向发散点，4位置是失速点。对称机翼在0角时升力系数=0（由图）非对称一在机身水平时升力系数大于0，因此机身水平时也有升力 滑翔比与升阻比
升阻比是飞机飞行速度不同的情况下升力与阻力的比值，跟飞行速度成曲线关系，一般升阻比最大的一点对应的速度就是飞机的有利速度和有利迎角。滑翔比是飞机下降单位距离所飞行的距离，滑翔比越大，飞机在离地面相同高度飞的距离越远，这是飞机固有的特性，一般不发生变化。 如果有两台飞行器，有着完全相同的气动外形，一台大量采用不锈钢材料的，另一台大量采用碳纤维材料，那么碳纤维材料的滑翔比肯定优于不锈钢材料的。这个在SU-27和歼11-B 身上就能体现出来，歼11-B应该拥有更大的滑翔比。 螺旋桨拉力计算公式（静态拉力估算） 你的飞行器完成了，需要的拉力与发动机都计算好了，但螺旋桨需要多大规格呢下面我们就列一个估算公式解决这个问题 螺旋桨拉力计算公式：直径（米)×螺距(米）×浆宽度（米）×转速2（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（）=拉力（公斤）或者直径（厘米)×螺距(厘米）×浆宽度（厘米）×转速2（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（）=拉力（克） 前提是通用比例的浆，精度较好，大气压为1标准大气压，如果高原地区，要考虑大气压力的降低，如西藏，压力在。1000米以下基本可以取1。 例如：100×50的浆，最大宽度10左右，动力伞使用的，转速3000转/分，合50转/秒，计算可得： 100×50×10×502×1×=公斤。 如果转速达到6000转/分，那么拉力等于： 100×50×10×1002×1×=125公斤 注：仅供参考
螺旋桨图谱课程设计天津大学仁爱学院 姓名：陈旭东 学号：6010207038 专业：船舶与海洋工程 班级：2班 日期：2013.6.30
螺旋桨图谱课程设计 一．已知船体的主要参数 船 型：双机双桨多用途船 总 长: L=150.00m 设计水线长: WL L =144.00m 垂线 间长: PP L =141.00m 型 深: H=11.00m 设计 吃水: T=5.50m 型 宽: B=22.00m 方形 系数: B C =0.84 菱形 系数: P C =0.849 横剖面系数: M C =0.69 排水 量: ?=14000.00t 尾轴距基线距离: P Z =2.00m 二．主机参数 额定功率: MCR=1714h 额定转速: n=775r/min 齿轮箱减速比: i=5 旋向: 右旋 齿轮箱效率: G η=0.97 三．推进因子的确定 伴流分数 ω=0.248 ;推力减额分数 ; t=0.196 相对旋转效率 R η=1.00 ;船身效率 ;H η=11t ω --=1.0691 四．可以达到最大航速的计算 采用MAU 四叶桨图谱进行计算。 取功率储备为10% ，轴系效率S η=0.97 ，螺旋桨转速N=n/i=155r/min 螺旋桨敞水收到马力：D P = 1714 * 0.9 * S η*R η*G η =1714 * 0.9 * 0.97*1.00*0.97 =1451.43 (hp) 根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的P B δ-图谱列表计算如下：
项目 单位 数值 假定航速V kn 11 12 13 A V =(1-ω)V kn 8.27 9.02 9.78 0.5 2.5/P D A B NP V = 30.024 24.166 19.742 P B 5.479 4.916 4.443 MAU4-40 δ 65.4 59.732 54.377 P/D 0.692 0.728 0.764 0η 0.613 0.632 0.66 TE P =2D P ×H η×0η hp 1902.4 1961.38 2048.28 MAU4-55 δ 64 58.2 53.535 P/D 0.738 0.778 0.80 0η 0.588 0.614 0.642 TE P =2D P ×H η×0η hp 1824.83 1905.61 1992.41 MAU4-70 δ 63.3 57.4 52.8 P/D 0.751 0.796 0.842 0η 0.565 0.582 0.607 TE P =2D P ×H η×0η hp 1753.45 1806.21 1883.79 根据上表中的计算结果可以绘制TE P 、δ、P/D 及0η对V 的曲线，如图1所示。
螺旋桨推力计算模型 根据船舶原理知：42D n K T T ρ=（T K 为螺旋桨的淌水特性） 通过资料查得：T K 为进速系数J 的二次多项式，但无具体的公式表示，只能通过图谱查得，同时t K K T T -=10 （0T K 为淌水桨在相同的转速情况下以速度为V A 运动时的推力、进速系数nD W U nD V J P A p )1(-==） 估算推力减额分数的近似公式： 1. 汉克歇尔公式： 2. 对于单螺旋桨标准型商船（C B =~） t=对于单螺旋桨渔船： t=对于双螺旋桨标准型商船（C B =~） t=商赫公式 对于单桨船 t=KW 式中：K 为系数 K=~ 适用于装有流线型舵或反映舵者 K=~ 适用于装有方形舵柱之双板舵者 K=~ 适用于装单板舵者 对于双螺旋桨船采用轴包架者：t=+ 对于双螺旋桨船采用轴支架者：t=+ 3. 哥铁保公式 对于单螺旋桨标准型商船（C B =~） P B WP B C C C C t ??? ? ??+-=5.13.257.1 对于双螺旋桨标准型商船（C B =~） B WP B C C C t 5.13 .267.1+-= 4. 霍尔特洛泼公式 对于单螺旋桨船 stern P C BT D C BC B L t 0015.0)/(1418.0000524.00585.1)/(001979.02101+--+-=
式中：10C 的定义如下： 当L/B> L B C /10= 当L/B< )134615385.0//(003328402.025.010--=L B C 对于双螺旋桨船： BT D C t B /1885.0325.0-= 估算伴流分数的近似公式 1. 泰洛公式（适用于海上运输船舶） 对于单螺旋桨船 05.05.0-=B C ω 对于双螺旋桨船 20.055.0-=B C ω 式中C B 为船舶的方形系数。 2. 汉克歇尔公式： 对于单螺旋桨标准型商船（C B =~） 18.070.0-=p C ω 对于单螺旋桨渔船： 28.077.0-=p C ω 对于双螺旋桨标准型商船（C B =~） 3.07.0-=p C ω 式中C p 为船舶的纵向棱形系数。 3. 巴浦米尔公式 ωω?-?=D C x B 3165.0 式中: C B 为船舶的方形系数； ?为船的排水量（3m ）； D 为螺旋桨直径（m ）； x 为指数，x=1时适用于中线处的螺旋桨，x=2是适用于侧螺旋桨 ω?为伴流系数修正值，与傅氏数gL V F r = 有关，可据下式决定： 当2.0?r F 时， ()2.01.0-=?r F ω
螺旋桨扭角的设计依据是什么 螺旋桨 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。
。 , , ——摘自 2005年第三期航空模型 如何确定模型发动机螺旋桨基本参数 刘文智 近来, 市售的模型发动机的螺旋桨以及相应的各种发动机日益增多, 使爱好者选择的地域不断扩大, 枝致使自制螺旋桨者越来越少。对于某种发动机所适用的螺旋桨, 常用其直径和螺距来表示。例如:在 25级运动机上, 将直经 254mm , 桨距 127mm 的螺旋桨表示为 D254×H127。使用市售商品螺旋桨,可按发动机的说明书来选择;若自制螺旋桨,对于 D254×H127这样一组数据, 其直径可知为 254mm ; 而桨叶角侧可用“桨叶角与桨距直径比的关系曲线图”得到。 为弄清上述关系,就需先了解一下螺旋桨的相关结构。螺旋桨的旋转平面称为旋转面; 桨叶叶各刨面的旋线与桨的旋转面之间的夹叫交,称为桨叶角。为了产生(拉力,螺旋桨桨叶的各个剖面被做成型翼座; 各翼型(弦线与旋转面之间的夹角就是浆叶角。飞行中螺旋桨旋转时,其桨叶的各个剖面与飞机一同做前进运动,这是螺旋桨叶做前进和旋转的合成运动,使螺旋桨前进。 桨叶旋转一周, 各剖面前进方向所通过的距离相同; 但螺旋桨桨叶个剖面的旋转运动距离相同; 叶尖最大, 向叶根逐渐变小; 从而使螺旋桨降叶各剖面的合成运动的距离和方向也不相同。为更好发挥螺旋桨工作效率, 其桨叶各剖面弦线须与其合成运动方向一致, 这就使螺旋桨桨叶成扭曲壮使桨叶角随半径而变化。如图所示75%、 50、%、 25%桨叶处的桨叶数值。在螺旋桨的根步(25%以内 ,由于发动机和机身的影响,拉力损失很大;在叶尖部分,由于“翼尖涡流”而产生的诱导阻力,也造成较大的拉力损失。 根据飞模型飞机的经验, 把发动机装在机身后, 可提高螺旋桨的工作效率; 这是因为螺旋桨后面无障碍物,从而推力损失减小了。这种布局,可使模型飞机的速度提高 10%左右。螺旋桨产生推(拉力效率最佳处,位于桨叶的 75%处附近。所以,螺旋桨的桨距就选用 75%R 出的桨距来代表;称其为名义桨距。
螺旋桨公式 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
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
直升机螺旋桨升力计算公式 直升机螺旋桨升力计算公式 一般直升机的旋翼系统是由主旋翼.尾旋翼和稳定陀螺仪组成，如国产直－8，直－9。也有共轴反旋直升机，主旋翼是上下两层反转螺旋桨，无尾翼，如俄罗斯的卡－28。 1.现在的直升机螺旋桨（叫旋翼）的桨叶是由碳纤维和玻璃钢纤维与复合材料制造而成。 有一定的弹性，不转时，桨叶略有下垂弯曲。当螺旋桨旋转时，由于离心力的原理，桨叶会被拉直。打个比方，我们看杂技“水流星”吧，两只水碗栓在一根绳子两端，放着不动时，绳子是支持不了水碗的，当旋转起来后，我们看到水碗和绳子象直线一样， 空中飞舞。 2.直升机的主螺旋桨是怎么支撑飞机的重量？这个问题就是直升机的飞行原理：（以一般直升机为例）直升机能在空中进行各种姿态的飞行，都是由主旋翼（你讲的螺旋桨） 旋转产生的升力并操纵其大小和方向来实现的。升力大于重量时，就上升，反之，就下降。 平衡时，就悬停在空中。直升机的升力大小，不但决定于旋翼的转速， 而且决定于旋翼的安装角（又称桨叶角）。升力随着转速.桨叶角的增大而增大； 随着转速.桨叶角的减小而减小。直升机在飞行时，桨叶在转每一圈的过程中， 桨叶角都是不同的；而且，每片桨叶的桨叶角也是不同的。这才使直升机能够前. 后仰， 左.右倾，完成各种姿态。直升机尾旋翼的转速和桨叶角的变化同主旋翼原理相同，控制直升机的左转弯.右转弯和直飞。不管天空有风无风，直升机要稳定飞行， 不变航向，也要靠稳定陀螺仪控制尾旋翼来完成。总之，直升机旋翼系统非常复杂，我只讲直升机空中姿态变化与旋翼的关系。 １，直接影响螺旋桨性能的主要参数有： a.直径D——相接于螺旋桨叶尖的圆的直径。通常，直径越大，效率越高， 但直径往往受到吃水和输出转速等的限制； b.桨叶数N; c.转速n——每分钟螺旋桨的转数； d.螺距P——螺旋桨旋转一周前进的距离，指理论螺距； e.滑失率——螺旋桨旋转一周，船实际前进的距离与螺距之差值与螺距之比； f.螺距比——螺距与直径的比（P/D），一般在0.6~1.5之间；一般地说来，高速轻载船选取的值比较大，低速重载的船选取的值比较小； g.盘面比——各桨叶在前进方向上的投影面积之和与直径为D的圆面积之比。通常，高转速的螺旋桨所取的比值小，低速、大推力的螺旋桨所取的比值大。例如，拖轮的螺旋桨盘面比大于１.2甚至更大的情况也不少见； 机翼升力计算公式 升力L=1/2 *空气密度*速度的平方*机翼面积*机翼升力系数（N） 机翼升力系数曲线如下注解：在小迎角时曲线斜率是常数。
螺旋桨推力计算模型 根据船舶原理知： T K T n2 D 4（ K T为螺旋桨的淌水特性） 通过资料查得： K T为进速系数J的二次多项式，但无具体的公式表示，只能通过图谱查得，同时 K T K T0（ K T0为淌水桨在相同的转速情况下以速度为V A运动时的推力、进速系数 1 t J p V A U(1 W P)） nD nD 估算推力减额分数的近似公式： 1.汉克歇尔公式： 对于单螺旋桨标准型商船（C B=0.54~0.84 ）t=0.50Cp-0.12 对于单螺旋桨渔船：t=0.77Cp-0.30 对于双螺旋桨标准型商船（C B=0.54~0.84 ）t=0.50Cp-0.18 2.商赫公式 对于单桨船t=KW 式中： K 为系数 K=0.50~0.70适用于装有流线型舵或反映舵者 K=0.70~0.90适用于装有方形舵柱之双板舵者 K=0.90~1.5适用于装单板舵者 对于双螺旋桨船采用轴包架者：t=0.25w+0.14 对于双螺旋桨船采用轴支架者：t=0.7w+0.06 3.哥铁保公式 对于单螺旋桨标准型商船（C B=0.6~0.85 ）对于双螺旋桨标准型商船（C B=0.6~0.85 ） 4.霍尔特洛泼公式 对于单螺旋桨船 C B t 1.57 2.3 1.5C B C P C WP C B t 1.67 2.3 1.5C B C WP t 0.001979L /( B BC P1 ) 1.0585C100.000524 0.1418D 2 /( BT )0.0015C stern 式中： C10的定义如下： 当 L/B>5.2C 10 B / L 当 L/B<5.2C 100.250.003328402/(B / L 0.134615385) 对于双螺旋桨船：t C D /BT 0.325B0.1885
航速及螺旋桨计算书设绘通则
1 主题内容与适用范围 1.1主题内容 航速及螺旋桨计算书是计算船舶在要求吃水状态下的阻力、航速、螺旋桨几何要素、螺旋桨的强度校核、空泡校核、系柱推力和转速、重量、惯量及螺旋桨特性等。为绘制螺旋桨图和进行轴系扭振计算提供依据。 1.2适用范围 应用MAU型或楚思德B型螺旋桨设计图谱设计常规螺旋桨并计算航速。 2 引用标准及设绘依据图纸 2.1引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 a) GB4954-84 船舶设计常用文字符号 2.2 编制依据图纸 a)技术规格书或设计任务书； b）总布置图； c）静水力曲线图或表； d）阻力估算方法或船模试验报告； e）螺旋桨设计图谱； f）主机主要参数及特性曲线； g）减速齿轮箱主要参数。 3 基本要求 提供完整的航速及螺旋桨计算书。 4 内容要点 4.1 计算说明 说明应用上海船舶研究设计院电子计算机程序SC88-CR158计算或应用何种螺旋桨设计图谱直接计算。 4.2 主要参数 4.2.1 船舶数据：主尺度（见表1）、船型系数（见表2）。
船舶主尺度表1 船型系数表2 4.2.2 主机参数：型号X台数、额定功率、额定转速、转向（见表3）。 主机参数表3 4.2.3 减速齿轮箱参数：型号、台数、减速比（见表4）。
减速齿轮箱参数表4 4.2.4 螺旋桨设计要求：主机功率、螺旋桨设计转速、螺旋桨只数、螺旋桨浸深、螺旋桨旋向、桨叶形式和叶片数、桨毂形状和尺度（见表5）。 螺旋桨设计要求表5 4.3 计算阻力、有效功率曲线 根据阻力计算公式及图谱计算实船阻力或按船模试验报告换算实船阻力，绘制有效功率曲线。 4.4 推进因子及螺旋桨收到功率 根据船型特点、主机和齿轮箱参数、船模试验或应用经验公式确定轴系传递效率、螺旋桨收到功率、伴流分数、推力减额分数、相对旋转效率、船身效率。 4.5 航速计算 应用螺旋桨设计图谱计算。 4.6 螺旋桨空泡校核 应用伯努利及各种定理推导出校验空泡的衡准数，若不产生空泡的条件可直接应用勃力尔空泡图。 上述计算中应用的符号及单位，见表6。
螺旋桨推力计算模型 根据船舶原理知：4 2 D n K T T ρ=（T K 为螺旋桨的淌水特性） 通过资料查得：T K 为进速系数J 的二次多项式，但无具体的公式表示，只能通过图谱查得，同时t K K T T -= 10（0T K 为淌水桨在相同的转速情况下以速度为V A 运动时的推力、进速系数 nD W U nD V J P A p ) 1(-= = ） 估算推力减额分数的近似公式： 1. 汉克歇尔公式： 对于单螺旋桨标准型商船（C B =0.54~0.84） t=0.50Cp-0.12 对于单螺旋桨渔船： t=0.77Cp-0.30 对于双螺旋桨标准型商船（C B =0.54~0.84） t=0.50Cp-0.18 2. 商赫公式 对于单桨船 t=KW 式中：K 为系数 K=0.50~0.70 适用于装有流线型舵或反映舵者 K=0.70~0.90 适用于装有方形舵柱之双板舵者 K=0.90~1.5 适用于装单板舵者 对于双螺旋桨船采用轴包架者：t=0.25w+0.14 对于双螺旋桨船采用轴支架者：t=0.7w+0.06 3. 哥铁保公式 对于单螺旋桨标准型商船（C B =0.6~0.85） P B WP B C C C C t ??? ? ? ?+-=5.13.257.1 对于双螺旋桨标准型商船（C B =0.6~0.85） B WP B C C C t 5.13.267.1+-= 4. 霍尔特洛泼公式 对于单螺旋桨船 stern P C BT D C BC B L t 0015.0)/(1418.0000524.00585.1)/(001979.02101+--+-=式中：10C 的定义如下： 当L/B>5.2 L B C /10= 当L/B<5.2 )134615385.0//(003328402.025.010--=L B C 对于双螺旋桨船： BT D C t B / 1885.0325.0-=
螺旋桨的定义及其效率计算 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 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
机翼升力计算公式 升力L=1/2 *空气密度*速度的平方*机翼面积*机翼升力系数（N） 机翼升力系数曲线如下注解：在小迎角时曲线斜率是常数。 在标识的1位置是抖振点，2位置是自动上仰点， 3位置是反横操纵和方向发散点，4位置是失速点。对称机翼在0角时升力系数=0（由图）非对称一在机身水平时升力系数大于0，因此机身水平时也有升力 滑翔比与升阻比 升阻比是飞机飞行速度不同的情况下升力与阻力的比值，跟飞行速度成曲线关系，一般升阻比最大的一点对应的速度就是飞机的有利速度和有利迎角。滑翔比是飞机下降单位距离所飞行的距离，滑翔比越大，飞机在离地面相同高度飞的距离越远，这是飞机固有的特性，一般不发生变化。 如果有两台飞行器，有着完全相同的气动外形，一台大量采用不锈钢材料的，另一台大量采用碳纤维材料，那么碳纤维材料的滑翔比肯定优于不锈钢材料的。这个在SU-27和歼11-B 身上就能体现出来，歼11-B应该拥有更大的滑翔比。 螺旋桨拉力计算公式（静态拉力估算）
你的飞行器完成了，需要的拉力与发动机都计算好了，但螺旋桨需要多大规格呢？下面我们就列一个估算公式解决这个问题 螺旋桨拉力计算公式：直径（米)×螺距(米）×浆宽度（米）×转速2（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（0.25）=拉力（公斤）或者直径（厘米)×螺距(厘米）×浆宽度（厘米）×转速2（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（0.00025）=拉力（克） 前提是通用比例的浆，精度较好，大气压为1标准大气压，如果高原地区，要考虑大气压力的降低，如西藏，压力在0.6-0.7。1000米以下基本可以取1。 例如：100×50的浆，最大宽度10左右，动力伞使用的，转速3000转/分，合50转/秒，计算可得： 100×50×10×502×1×0.00025=31.25公斤。 如果转速达到6000转/分，那么拉力等于： 100×50×10×1002×1×0.00025=125公斤 展弦比： 展弦比即机翼翼展和平均几何弦之比，常用以下公式表示： λ=l/b=l^2/S 这里l为机翼展长，b为几何弦长，S为机翼面积。因此它也可以表述成 翼展（机翼的长度）的平方除以机翼面积，如圆形机翼就是直径的平方除以圆面积，用以表现机翼相对的展张程度。 从空气动力学基础理论来说！展弦比越大，诱导阻力会越小，升阻比会提高。 但同时，较大的展弦比会降低飞机的机动能力，因为较大的展弦比会使诱导阻力减小，但同时使翼面切向阻力加大。飞机维持平飞时稳定性极好，但一旦需要机动，则翼载和阻力都很大。加速性和超音速性能都很差。 相反，随着后掠角的加大，展弦比会呈现一次函数线性衰减，此时诱导阻力增加，升阻比降低，但飞机在超音速飞行时的性能明显改善，机动性也提高。 所以，对于要求长航程，稳定飞行的飞机而言，需要大展弦比设计。而战斗机多采用小展弦比设计。例如：B-52轰炸机展弦比为6.5，U-2侦察机展弦比10.6，全球鹰无人机展弦比更是高达25；而小航程、高机动性飞机，如歼-8展弦比为2，Su-27展弦比为3.5，F-117展弦比为1.65。 低速飞机设计的关键一是加大升力面积二是减轻重量，通过降低翼载荷实现低速。加大翼展可获得大升力面积但从结构强度考虑将大大增加重量，而仅仅通过加大翼弦获得大升力面积
某沿海单桨散货船螺旋桨 设计计算说明书 刘磊磊 2008101320 2011年7月
某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书 1.已知船体的主要参数 船长 L = 118.00 米 型宽 B = 9.70 米 设计吃水 T = 7.20 米 排水量 △ = 5558.2 吨 方型系数 C B = 0.658 桨轴中心距基线高度 Zp = 3.00 米 由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下： 航速V （kn ） 13 14 15 16 有效马力PE （hp ） 2160 2420 3005 4045 2.主机参数 型号 6ESDZ58/100 柴油机 额定功率 Ps = 5400 hp 额定转速 N = 165 rpm 转向 右旋 传递效率 ηs=0.98 3.相关推进因子 伴流分数 w = 0.279 推力减额分数 t = 0.223 相对旋转效率 ηR = 1.0 船身效率 0777.111=--= w t H η 4.可以达到最大航速的计算 采用MAU 四叶桨图谱进行计算。 取功率储备10%，轴系效率ηs = 0.98 螺旋桨敞水收到马力： P D = 4762.8 hp
根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的Bp --δ图谱列表计算： 项 目 单位 数 值 假定航速V kn 13 14 15 16 V A =(1-w)V kn 9.373 10.094 10.815 11.536 Bp=NP D 0.5/V A 2.5 69.013042 69.01304 69.01304225 69.013042 25 Bp 268.96548 323.7116 384.6505072 451.99967 07 MAU 4-40 δ 75.6 72.10878 64.87977369 60.744 P/D 0.64 0.667321 0.685420561 0.720498 ηO 0.5583333 0.582781 0.605706806 0.62606 P TE =P D ·ηH ·ηO hp 2863.9907 2989.395 3106.994626 3211.4377 MAU 4-55 δ 74.629121 68.63576 63.56589147 59.341025 P/D 0.6860064 0.713099 0.740958466 0.7702236 ηO 0.5414217 0.567138 0.590941438 0.6111996 P TE =P D ·ηH ·ηO hp 2777.2419 2909.156 3031.255144 3135.1705 MAU 4-70 δ 73.772563 67.77185 63.03055556 58.68503 P/D 0.69254 0.723162 0.754280639 0.7861101 ηO 0.5210725 0.54571 0.565792779 0.5828644 P TE =P D ·ηH ·ηO hp 2672.8601 2799.238 2902.2542 2989.8239 据上表的计算结果可绘制PT E 、δ、P/D 及ηO 对V 的曲线，如下图所示。
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 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(＜音速)，否则可能出现激波，导致效率降低。 二、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。