
【機】 pusher airscrew
推進式螺旋槳(英文:Tractor Propeller)是一種廣泛應用于航空器和水上船舶的推進裝置,其核心功能是通過旋轉槳葉産生向後的氣流或水流,從而依據牛頓第三定律(作用力與反作用力)産生向前的推力。以下是其詳細解釋:
推進式螺旋槳由發動機驅動,槳葉的翼型剖面在旋轉時會對流體(空氣或水)做功,使流體加速向後運動。根據動量守恒定律,流體動量的變化産生反作用力,即推進力。其推力公式可表示為: $$ T = frac{dm}{dt} cdot (V_j - V_0) $$ 其中 ( T ) 為推力,( frac{dm}{dt} ) 是單位時間流過的流體質量,( V_j ) 為噴流速度,( V_0 ) 為飛行器或船舶的前進速度(來源:《航空發動機原理》,國防工業出版社)。
通常采用變截面翼型,從槳根到槳尖的扭角逐漸減小,以優化不同半徑處的氣動/水動力效率(來源:FAA《飛機螺旋槳手冊》。
現代螺旋槳多使用複合材料(如碳纖維)或鋁合金,兼顧強度與輕量化。船舶螺旋槳則常用鎳鋁青銅合金以抵抗海水腐蝕(來源:IMO《船舶推進系統指南》。
常見于活塞發動機飛機(如塞斯納172),螺旋槳前置(拉進式布局),直接産生拉力。高速飛行時效率可達85%以上(來源:NASA《螺旋槳氣動效率研究報告》。
通過尾軸驅動,槳葉旋轉推動船舶前進。商船多采用4-6葉設計以降低空泡噪聲(來源:國際船級社協會《船舶推進系統規範》。
固定槳距與變槳距設計直接影響推力效率,後者可適應不同轉速工況。
推力與轉速平方成正比,與直徑的四次方成正比(來源:《流體力學基礎》,高等教育出版社)。
《英漢航空工程詞典》(航空工業出版社)明确其詞條為:
推進式螺旋槳(Tractor Propeller):安裝在發動機前方、通過拉進方式産生推力的螺旋槳系統,區别于後置的推進器。
《航海技術術語》(人民交通出版社)定義:
推進螺旋槳(Propulsion Propeller):将主機功率轉化為推力的回轉葉片裝置,是船舶主推進系統的核心部件。
推進式螺旋槳是将發動機功率轉化為流體動力以實現運載工具(船舶、飛機等)前行的核心裝置。以下是綜合多來源的詳細解析:
推進式螺旋槳由多片扭曲槳葉與中央輪毂構成,通過旋轉作用将空氣或水向後推壓,利用反作用力産生向前的推力。其核心特點是槳葉呈螺旋面設計,可適配不同流體介質(水/空氣)的推進需求。
推力生成機制
基于牛頓第三定律,槳葉旋轉時推動流體(水或空氣)向後,流體産生反向推力作用于槳葉,最終傳遞至船體或機身。
根據伯努利定律,槳葉上下表面流速差異形成壓力差,進一步強化推進效率。
槳葉動力學設計
推力計算公式示例(簡化版):
$$
T = K_T cdot rho cdot n cdot D
$$
其中,$T$為推力,$K_T$為推力系數,$rho$為流體密度,$n$為轉速,$D$為螺旋槳直徑。
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