飞机螺旋桨如何工作！

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飞机螺旋桨是螺旋桨驱动飞机设计中的关键组成部分。它们产生使飞机保持在空中所需的推力；如果没有螺旋桨产生的向前运动，将没有足够的空气流过飞机机翼以产生升力。

螺旋桨由一个或多个叶片组成，这些叶片连接到由驱动轴提供动力的中央轮毂上。叶片具有类似于机翼的翼型的横截面形状。飞机螺旋桨的物理功能是将发动机产生的旋转运动转换成飞机的向前运动。

产生提升

螺旋桨叶片通过改变与其接触的空气的方向来产生升力。与牛顿的第一运动定律一致，空气由叶片转动，向流体施加力以改变其方向。根据牛顿第三定律，作为响应，力将施加到叶片上。该力可以分解为拖动和提升分量。阻力与初始流体运动方向相同，升力垂直于流体运动。

气流转向的原因很复杂，其中包括质量，动量和能量的守恒。所有这些量必须在通过空气的螺旋桨叶片的物理系统中保存。在空气等流体中，质量可以自由地重新分布，只要它能保留动量和能量即可。对于速度和动量的矢量量，要考虑三个空间维度，并且每个空间中的动量都必须守恒。在流体中，一个方向上的速度变化会导致垂直方向上的速度变化。我们观察到气流在叶片周围的压力和速度变化，掉落的涡流以及产生的下冲中所产生的影响。

扭转力量

螺旋桨叶片的尖端比其根部靠近轮毂的行进速度快得多。这是因为对于螺旋桨的任何旋转，叶尖在与叶根相同的时间内行进更大的距离。结果，沿叶片的力会有很大变化，必须在螺旋桨设计中加以考虑。为了沿叶片产生均匀的升力，沿其长度从尖端到根部引入了扭曲，在快速移动的尖端附近具有较小的角度，而在相对较慢的根部附近具有较大的角度。这样可使刀尖的攻角较小，因此不会在高速时失速，而齿根的攻角较大，即使在低速时也可确保产生升力。

螺旋桨的整体入射角（或俯仰角）可以是固定设计，也可以是可变设计。固定螺距螺旋桨的角度由制造商设定，无法更改。它的目标是在特定的运行方式（例如爬升或巡航）中获得最佳效率。

另一方面，可变螺距螺旋桨能够通过一系列工作条件来改变其螺距以获得最佳效率。早期的可调螺距螺旋桨有两种设置，只能在地面上进行调整。如今，许多可变螺距螺旋桨都能够在多种设置下进行飞行调节。等速螺旋桨是一种可变螺距螺旋桨，可通过调速器自动调节螺距，以在一定范围的空气负载下保持恒定的发动机RPM。通过允许飞行员为当前飞行条件选择最有效的发动机RPM，这种螺旋桨可以保持高效率。

弧度与效率

螺旋桨叶片设计的另一个方面是叶片横截面翼型的弧度。弯度是指机翼上下表面的特性曲线，以及它们之间的不对称性。更改这些曲线将产生叶片的不同性能特征，从而允许工程师定制形状以在所需的操作方式下获得最佳效率。

螺旋桨效率是指作为有用推力的螺旋桨输出的动力与从发动机输入到螺旋桨的动力的比值。效率随空速和发动机RPM的变化而变化，通常相对于称为螺旋桨提前比的术语作图。前进比将飞机的空速与螺旋桨的叶尖速度相关。当飞机高速行驶或螺旋桨缓慢旋转时，会出现高提前率。在一定比例的推进比范围内，现代螺旋桨的效率通常超过80％至85％。通过调节叶片的迎角，可以在变桨距螺旋桨中扩大这一高效率范围。

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