螺旋槳飛機無動力滑翔時,讓螺旋槳隨風自由轉動還是固定死產生的阻力大?
簡單描述一下,螺旋槳的截面如上面的圖所示。如果無動力滑翔的時候把螺旋槳固定的話,空氣流速為v1,迎風面積為S1,阻力係數為Cd1。讓它轉動的話,空氣流速和角度都變了,其中流速變大為v2,迎風面積減小為S2,阻力係數減小成了Cd2。那麼這兩種情況那種對飛機產生的阻力大呢?螺旋槳飛機切斷動力以後是讓螺旋槳轉動好還是固定死好?==================另外補充,條件是定距的螺旋槳,不能順槳或者摺疊,離合斷開不倒拖發動機。 下面三種情況整架飛機的負功率大小怎麼排列?
1. 讓螺旋槳變成風車隨風轉動。2. 鎖死螺旋槳不讓它轉。3. 給螺旋槳提供一些動力,讓它的迎角恰好為0,提供的這些動力加上阻力功率一起算進負功率。
大概分為三種情況吧
第一種是Fixed pitch propeller,螺旋槳角度不能改變,通常用在最初級的單引擎飛機。發動機沒了也沒什麼辦法,自然隨風飄吧……
第二種是Constand speed propeller,由governor產生的oil pressure增加帶動螺旋槳增大角度,這樣在沒有動力時,失去oil pressure,螺旋槳會自己回到角度最小的位置。這種螺旋槳通常用在稍好一些的單引擎飛機上。
第三種是Full feathering propeller,它也是由oil pressure控制螺旋槳角度,但是跟第二種相反的是,在oil pressure增高時,螺旋槳角度是變小的。因此在失去oil pressure後,螺旋槳會回到角度最大的位置,平行於空氣來流,也就是通常說的feathering。此時這個螺旋槳產生的阻力是最小狀態,通常這類用在雙引擎飛機上,當失去一個引擎動力後,這邊的螺旋槳進入feathering,最小化阻力,減小不對稱性的偏航。
下面兩張圖來自McCauley Propeller System Technology Guide對constant speed propeller和full feathering propeller描繪得很清楚。樓主有興趣可以閱讀下這篇文章,對螺旋槳改變角度寫得很清楚。
從一份FAA的SPECIAL AIRWORTHINESS INFORMATION BULLETIN找到一張圖,得到了答案:這個圖比較有趣。螺旋槳處於大約15°到60°之間是鎖死螺旋槳的廢阻比較大,小於15°的時候風車的廢阻比鎖死螺旋槳大得多。超過60°直到順槳兩者差不多。目測是跟提問裡面的v、S、Cd這幾個值的微妙關係有關。
風車狀態負功率大。渦輪螺旋槳發動機停車後可順槳,槳葉迎角為0,負拉力基本沒有。
這個問題回答分三步。
1,目前來看,任意一種帶螺旋槳和風扇的航空發動機如果螺旋槳/風扇葉片的角度(學名叫攻角)不變,一旦螺旋槳/風扇停止轉動,那麼飛行狀態下將會形成較大的阻力,而且說的通俗一點兒,螺旋槳/風扇越大,阻力越大。所以任何一種發動機都應該避免這種情況的發生。
2,針對上面第一條的描述,有兩種辦法可以避免轉子停轉造成的大阻力,一是不讓轉子停轉,二是改變葉片攻角。而且第二種方法要優於第一種,因為第一種方法還是會有阻力,只是相對完全不轉的時候小很多。
當然,對於一些直徑較小的發動機,這個阻力可以不用太在意,所以停轉也無所謂。3,針對第二條的描述,第一種方法主要應用在那些無法改變轉子葉片攻角的大涵道比發動機中,就是保證轉子在無動力的狀態下進入風車狀態,在氣流的吹動下轉子自由轉動。這種方法跟發動機的安全性設計有關,需要保證軸承不卡死,不會妨礙轉子風車狀態。大涵道比航空發動機適航標準里會有類似的要求。第二種方法主要是針對螺旋槳發動機,包括渦槳,槳扇或者活塞發動機驅動的螺旋槳發動機等。具體來說就是要有一定的順槳機構,保證發動機停轉後要能夠改變螺旋槳的攻角。這樣的機構還是很有意思的,畢竟想一想,螺旋槳是轉動的,如何控制轉動件上的葉片改變攻角或者保持攻角,是非常具有挑戰性的。有興趣的可以看看相關專利,真的是各顯神通,我就不貼圖了。第一,作業自己做第二,你用詞不專業,應該是活塞發動機飛機。
還有個最簡單的辦法,做個實驗,看在槳停轉的情況下飛行會不會轉起來,往那個方向轉,一目了然~
不是有種東西叫順槳么
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