
【机】 pusher airscrew
推进式螺旋桨(英文:Tractor Propeller)是一种广泛应用于航空器和水上船舶的推进装置,其核心功能是通过旋转桨叶产生向后的气流或水流,从而依据牛顿第三定律(作用力与反作用力)产生向前的推力。以下是其详细解释:
推进式螺旋桨由发动机驱动,桨叶的翼型剖面在旋转时会对流体(空气或水)做功,使流体加速向后运动。根据动量守恒定律,流体动量的变化产生反作用力,即推进力。其推力公式可表示为: $$ T = frac{dm}{dt} cdot (V_j - V_0) $$ 其中 ( T ) 为推力,( frac{dm}{dt} ) 是单位时间流过的流体质量,( V_j ) 为喷流速度,( V_0 ) 为飞行器或船舶的前进速度(来源:《航空发动机原理》,国防工业出版社)。
通常采用变截面翼型,从桨根到桨尖的扭角逐渐减小,以优化不同半径处的气动/水动力效率(来源:FAA《飞机螺旋桨手册》。
现代螺旋桨多使用复合材料(如碳纤维)或铝合金,兼顾强度与轻量化。船舶螺旋桨则常用镍铝青铜合金以抵抗海水腐蚀(来源:IMO《船舶推进系统指南》。
常见于活塞发动机飞机(如塞斯纳172),螺旋桨前置(拉进式布局),直接产生拉力。高速飞行时效率可达85%以上(来源:NASA《螺旋桨气动效率研究报告》。
通过尾轴驱动,桨叶旋转推动船舶前进。商船多采用4-6叶设计以降低空泡噪声(来源:国际船级社协会《船舶推进系统规范》。
固定桨距与变桨距设计直接影响推力效率,后者可适应不同转速工况。
推力与转速平方成正比,与直径的四次方成正比(来源:《流体力学基础》,高等教育出版社)。
《英汉航空工程词典》(航空工业出版社)明确其词条为:
推进式螺旋桨(Tractor Propeller):安装在发动机前方、通过拉进方式产生推力的螺旋桨系统,区别于后置的推进器。
《航海技术术语》(人民交通出版社)定义:
推进螺旋桨(Propulsion Propeller):将主机功率转化为推力的回转叶片装置,是船舶主推进系统的核心部件。
推进式螺旋桨是将发动机功率转化为流体动力以实现运载工具(船舶、飞机等)前行的核心装置。以下是综合多来源的详细解析:
推进式螺旋桨由多片扭曲桨叶与中央轮毂构成,通过旋转作用将空气或水向后推压,利用反作用力产生向前的推力。其核心特点是桨叶呈螺旋面设计,可适配不同流体介质(水/空气)的推进需求。
推力生成机制
基于牛顿第三定律,桨叶旋转时推动流体(水或空气)向后,流体产生反向推力作用于桨叶,最终传递至船体或机身。
根据伯努利定律,桨叶上下表面流速差异形成压力差,进一步强化推进效率。
桨叶动力学设计
推力计算公式示例(简化版):
$$
T = K_T cdot rho cdot n cdot D
$$
其中,$T$为推力,$K_T$为推力系数,$rho$为流体密度,$n$为转速,$D$为螺旋桨直径。
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