定距螺旋桨(Fixed-Pitch Propeller),亦称固定桨距螺旋桨,是桨叶安装角固定的螺旋桨,外文名fixed pitch propeller。主要应用于小功率轻型和超轻型飞机及对机动性要求不高的船舶,具有结构简单、重量轻、成本低、维修简便的特点。其缺点为仅在特定空速与转速组合下达到最佳效率,无法适应不同飞行速度与高度的工况变化。
工作情况
不同速度下
假若我们选择了一种使飞机在海平面能达到
最大平飞速度的螺旋桨,称之为“高速桨”。在海平面以最大速度平飞时,它是标准桨,在螺旋桨和发动机特性曲线上,这种螺旋桨具有计算桨的特性曲线。此时起飞,因为飞行速度低,这是叶型的迎角变大,旋转阻力增大,故在这种情况下螺旋桨变为重桨。因此发动机达不到最大允许转速,从而也达不到最大功率。这使起飞条件恶化,起飞滑跑距离加长,爬升率减小。
为了得到良好的起飞性能而选择的低距桨工作时的速度型。在起飞和爬高时,速度不大,这种起飞桨在发动机最大允许转速时,能使用发动机的全部轴功率。在这种情况下,带起飞桨的特性曲线符合计算的特性曲线,因而起飞条件是良好的。
当低距的“起飞”螺旋桨在高速飞行时,由于飞行速度增大,叶型的迎角减小,故旋转阻力矩减小,因而,该螺旋桨变成了“轻桨”。这时若节气门全开,发动机的转速将超过最大允许值,同时有效功率开始下降。但因为发动机强度限制,其转速不允许超过最大转速,所以这时要减小气门,使转速保持在最大转速。因此,发动机的功率进一步下降。对应的功率远小于最大功率。可见,大速度水平飞行时,发动机的有效功率将不能全部利用,因而飞机不可能达到最大的平飞速度。
通过上述讨论可以得出一个结论:按某种飞行速度选择的定距螺旋桨在其他飞行速度下不能充分使用发动机的全部有效功率。也就是说,定距桨不能适应于飞行速度的变化。设计速度和其他飞行状态的速度相差越大,定距螺旋桨的缺点暴露得越明显。
不同高度下
首先选择一个在地面上能使发动机发出最大有效功率和转速的螺旋桨,并使飞机爬高。因为螺旋桨在恒定转速下所消耗的功率是随着p的减小(即高度的增加)而下降的。但发动机有效功率随高度增加下降得更快些。所以在低空选择的螺旋桨到高空时就变成了“重桨”,这时发动机无法按原来的转速带动该螺旋桨转动,发动机的转速下降,发动机的有效功率就进一步下降。所以,低空选择的螺旋桨在高空时将在更加降低的转速和有效功率下工作。
为高空飞行所选择的螺旋桨,在设计的高度上能使用发动机的全部有效功率,便飞机达到可能大的飞行速度,它就是在这个条件下的标准螺旋桨,该螺旋桨在高度下降后的工作情况怎样呢?飞机飞行高度下降时,发动机最大转速下的有效功率比螺旋桨在同一个转速下所消耗的功率增长得快。所以在高度下降后,为高空选择的螺旋桨变成了“轻浆”,因此,低空工作时,要关小节
气门,以便使发动机转速不要超过允许值,这就使得发动机的功率下降。
上面说明,定距螺旋浆对飞行高度变化的适应性就象对飞行速度变化的适应性一样,是不良的。
设计原则
在一个特定的飞机前向速度和发动机转速组合状态下,一个定距螺旋桨具有其最好的性能。桨叶数量越来越少,因为前面桨叶会干扰后面桨叶来流。一片桨叶是气动最好的,这对竞赛飞机产生了一个问题,因为低速时小螺距螺旋桨气动效率高而高速时大螺距螺旋桨气动效率高。在比赛中为在赛道第一个转弯获得好的位置,有一个好的起飞性能是很重要的。成为头机,飞行员可以选择自己的
航线(高度和方位)而避免飞行在其他飞机产生的扰动气流中。最佳赛道一览无余的视线是非常大的优势。然而起飞和提早加速代表的仅仅是全部比赛的一小部分。当飞行速度提高以后,小螺距螺旋桨就会严重不利。相同发动机的大螺距
螺旋桨飞机将会飞得更快,可能最终超过早期的领先者。
应用
应用条件
在20世纪30年代的变距螺旋桨出现之前.定距螺旋桨通常不是针对
巡航、
爬升就是针对起飞来加以优化,这取决于哪一个对完成飞机任务是最关键的,当时并没有针对其他工作条件的优化:或者.在没有最佳的工作条件下,也许会选择在整个飞行范围内可获得理想的折中性能的螺旋桨。
应用举例
1、1930年之前的所有早期飞行器均配备定距螺旋桨,即早在桨叶设计和制造中即从几何上固定了各截面口的取值。一旦螺旋桨牢牢安装于发动机曲轴上,飞行员不能再改变桨叶角度。因此,螺旋桨最大效率只有在特定前进比值时方能获得。以其他速度飞行时.螺旋桨效率总是低于最大值。该特征严格限制了飞行器性能。
2、TB-9“坦皮科”的定位是教练机,装1台1 20千瓦(160马力)4缸莱康明公司O-320发动机。1980年年末推出了两种TB-9的改型机:装定距螺旋桨的“坦皮科”FP和装定速螺旋桨的“坦皮科”CS。 “坦皮科”FP和“坦皮科”CS部比使用森塞尼奇(sensenich)2桨叶定距螺旋桨的TB-9“坦皮科”越本型具有更高端的内饰。