螺旋槳

螺旋槳是指靠槳葉在空氣或水中旋轉，將發動機轉動功率轉化為推進力的裝置。螺旋槳，是帶有葉片的原動機的機械元件，葉片通常圍繞軸呈放射狀（星形）排列。

從技術上講，船舶現在被稱為船舶螺旋槳。 在飛機上，螺旋槳有時被稱為空氣螺桿； 在直升飛機中，軸承效應主導著推進力，人們在那里談到旋翼。 對于根據相同原理工作的風力渦輪機，只是從氣流中反向提取能量，而不是產生能量用于推進或升力，人們也稱之為推斥器。

螺旋槳是渦輪機的元件，它們吸收機械功并將其以流動能的形式傳遞到周圍的介質中；這些算作工作機器。

螺旋槳是船舶的主要推進方式之一，螺旋槳通常布置于船舶艉部，主要由槳葉和槳轂兩部分構成。

由于船舶在水中運動時，會受到來自水和空氣的總阻力，螺旋槳的作用力與水流情況密切有關，依靠撥水向后來產生推力，從而推動船舶前進運動。

螺旋槳與船體和主機構成一個復雜的聯動機構，船體是能量的需求者，螺旋槳是能量的轉換器，主機是能量的發生器，這三者之間的工作狀態及能量轉換相互關聯和牽制。

螺旋槳在飛機領域也有廣泛的應用。螺旋槳飛機，是指用空氣螺旋槳將發動機的功率轉化為推進力的飛機，其工作原理是：發動機做功驅動螺旋槳，通過螺旋槳的旋轉產生推力推動飛機向前運動，依靠飛機固定翼產生的升力使得飛機升空。螺旋槳飛機是固定翼飛機的一種。

葉片的形狀和對齊方式使得周圍介質（例如空氣或水）在轉子旋轉時傾斜或不對稱地圍繞它們流動。 機翼經歷動態升力，其軸向分量一方面由轉子的軸承承受并稱為推力，另一方面導致介質沿相反方向流動，轉子噴射。 如果產生壓力并不重要，如氣墊船的情況，但需要推力，那么效率會隨著旋翼面積的增加而增加，因為旋翼射流在其質量增加時以相同的動量吸收較少的動能。

升力的切向分量與流動阻力一起產生扭矩，驅動器必須通過軸傳遞該扭矩并導致轉子噴嘴旋轉。在管道流動中，通過轉子上游和/或下游的導葉可以大 大減少與流動旋轉相關的能量損失，而在自由流動中，速度比（所謂的提前度的倒數）為如果可能，會選擇超過一個。

葉型的流入是介質通過轉子表面的流速與葉片從內向外增加的固有運動疊加的結果（前者可能是通過介質的驅動速度和加速的速度之和轉子射流中介質的運動）。 這種有效流動的方向從內向外變化。 通過扭轉葉片，可以在整個葉片長度上實現基本恒定的有效攻角。

為了能夠在液體中使用更高的速度而不發生破壞性空化，使用具有低升力系數的扁平葉片，它們完全填充轉子表面甚至彼此重疊，同時用于加速相對稀薄的空氣（也高升力系數）非常細的葉片就足夠了。

向外，流入速度幾乎呈線性增加，每個剖面深度可能的升力幾乎是二次方，但必要的升力（與掃過的圓環面積）僅呈線性，這就是必要的剖面深度與半徑成反比減小的原因.

如果螺旋槳的安裝方式不是“拉”，而是“推”，則稱為壓力螺旋槳。在飛機上，這種螺旋槳的布置使飛行員能夠在飛行方向上坐在螺旋槳的前面。

牽引和壓力螺旋槳的組合也是可能的（推拉螺旋槳），B-36轟炸機應用了噴氣發動機和推進螺旋槳組合的概念。

除了典型的螺旋槳驅動器之外，它由兩葉或四葉螺旋槳驅動，具體取決于路線剖面。

推進螺旋槳通常用于重量控制的超輕型飛機。

由于推進式螺旋槳通常位于機翼后方，理論上比通常位于機翼前方的牽引式螺旋槳更具優勢。

牽引螺旋槳在機翼前面設置氣流進入螺旋運動，從而擾亂機翼周圍的理想氣動流動，而推進螺旋槳，至少在理論上，不會對機翼周圍的流動產生負面影響。

然而螺旋槳前面的飛行器部件（機身、機翼、發動機艙）干擾了壓力螺旋槳的理想進氣和效能；因此，推動器配置的效率往往低于可比的拉動器配置。

它們的聲音也往往更大，因為螺旋槳葉片穿過例如機翼的尾流，這會在葉片上產生壓力分布的快速變化，這在通常的旋轉頻率下處于可聽范圍內。

推進式螺旋槳的優點是提高了縱向穩定性，即當飛機向上傾斜時，它會產生一個俯仰力矩，反之亦然（取決于俯仰角和俯仰率）。這同樣適用于偏航角和速率。牽引螺旋槳具有相反的效果。因此，推進螺旋槳主要用于在縱向穩定性方面配置異常的飛機，例如鴨式配置（“鴨式飛機”）。

其中 T 表示螺旋槳推力，Q 扭矩，D 螺旋槳直徑，n 速度和 ρ 介質密度。嚴格來說，開放水效率僅適用于“均勻流入”（沒有一艘船的存在）。 作為進步程度的函數，它具有對于特別節能的驅動器應遵守的最 大值。螺旋槳在船上的布置會產生相互作用，稱為吸力系數、尾流系數和布置的質量程度，它們與螺旋槳在航行中的效率一起決定推進的質量。

與飛機渦輪機相比，飛機螺旋槳的效率要高得多，為 80% 至 90%，但速度只能達到 700 公里/小時左右。 船用螺旋槳也可以達到這些值，但只有足夠低的推力系數，由于吃水和螺旋槳尺寸的限制，很少適用。

螺旋槳的直徑是它的翼尖在旋轉過程中所描繪的圓的直徑。

直徑的選擇取決于螺旋槳的旋轉速度、可用功率和所需速度。 對于相同的功率，直徑通常在較慢的船上較大，而在較快的船上較小。 在所有其他變量相同的情況下，直徑隨著功率增加、RPM 降低（由于較低的發動機速度和/或較大的傳動比）或水面螺旋槳而增加。

葉片的材料強度和剛度以及葉尖的速度通常是高速飛機螺旋槳直徑的限制因素。 如果葉尖速度超過音速，預計會產生相當大的噪音和低效率。 當螺旋槳本身產生的空氣湍流導致葉片尖端振動時，也會發生類似的情況，這與缺乏剛性有關。

可能的直徑也部分受到結構條件的限制，例如，舷外機的防風板或飛行器的離地間隙。

幾何螺距對應于螺絲在固體材料中旋轉一圈所覆蓋的距離，類似于木頭中的螺釘。 對應的幾何形狀為螺旋面。 壓力側的螺旋槳表面實際上在很大程度上對應于這種形狀，除了輪轂區域。