伊莱克特拉的厄运(六)

xlan1976

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6 @+ o% e+ Z' p& e' q4 ?, G4 h嘻嘻，上面有人问什么是自动顺桨
% x- [) K- v8 A: U; a3 W% |咱们先从顺桨和为什么要顺桨说起：
. s: S- S. ]' K% d4 M首先，螺旋桨旋转之所以能够带动飞机前进，是因为螺旋桨在旋转时对气流做功，气流对螺旋桨施加向前的气动力，拉动飞机和螺旋桨向前。因此呢，螺旋桨上产生的气动力跟机翼上产生的气动力从原理上是一样的，大家可以把每片螺旋桨想象成一个小的机翼，那么对于其上产生的气动力大小，螺旋桨相对气流的迎角有着至关重要的作用。螺旋桨相对气流的迎角由下面三个因素决定：1.螺旋桨弦线与旋转平面的夹角又叫桨叶角；2.螺旋桨的旋转速度；3.气流相对于螺旋桨的速度。
因此，就像机翼有一个零升迎角一样，螺旋桨在一定的速度下，也有那么一个角度下，其上产生的气动力为零。通常这个角度下桨叶差不多与旋转平面垂直，螺旋桨桨叶到这个位置就叫做顺桨，这个时候桨叶上产生的气动力基本为零。螺旋桨旋转一周向前移动的距离叫桨距，当螺旋桨在顺桨位置时桨距为零。
' n8 ]( N  U5 d7 t$ J那为什么要有这么一个顺桨的功能呢？因为螺旋桨在工作时对气流做功，气动力是气流对螺旋桨的反作用力，所以一方面，气流在螺旋桨上产生的气动力的一个分量拉动飞机前进，同时另一个分量的方向就会阻止螺旋桨的转动，从而产生与螺旋桨旋转方向相反的阻力矩，由于这个力是均匀分布在螺旋桨展长上的，螺旋桨直径越大转速越快，这个阻力矩就越大，而我们要保证螺旋桨维持在一定的转速下工作，这个阻力矩就不能超过发动机在此转速下提供给螺旋桨的转动力矩。发动机在不同的转速下提供的转动力矩是一定的，因此我们只能通过调节螺旋桨的桨叶角来调节阻力矩的大小以便螺旋桨能够工作在我们需要的转速下。前面说了调节桨叶角也就是调节桨距，因此调节桨叶角的这个装置就叫变矩装置，可以调节桨距的螺旋桨叫可变矩螺旋桨，不能调节桨距的螺旋桨叫定矩螺旋桨。大型的涡桨飞机基本都采用变矩螺旋桨，因为螺旋桨的旋转速度和飞行速度变化大，定矩螺旋桨没法满足所有要求。
3 v" k# a/ }  j# J. e8 d2 ]& l当发动机不工作的时候，如果气流与飞机有相对速度的话，气流会对螺旋桨做功，产生与螺旋桨工作方向相反的旋转力矩，这回使螺旋桨反转，对发动机造成损害。此外，如果发动机空中停车或是功率急剧下降，气流也会造成螺旋桨反转，不仅会进一步损害发动机还会造成阻力增大。因此，要有一个自动顺桨的功能，使得螺旋桨在发动机停车、功率急剧下降或是外部气动阻力急剧上升时使螺旋桨自动回到顺桨位置，以避免损坏发动机和减小飞行的阻力。这个自动顺桨的功能可以由变矩装置来实现，也可以由一个单独的装置来完成。
0 p* C& c) o0 }; U& ~$ P# P顺桨也可以由机组人工通过操作变矩装置实现，这个叫人工顺桨。
, |# X2 a/ i9 d7 {& i1 b4 X以上是我凭记忆写的，有啥进一步问题等我下班回家把以前的教材找出来再作进一步阐述。

xlan1976

Pipilu 发表于 2013-5-15 02:20
& t5 d6 L+ \, e+ L/ D# Q: k只能说这倒霉孩子！
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第一次听说自动顺桨，谁能科普一下？

7 }9 _" Y$ d1 u4 z  Z1 H
涡扇发动机没有这个东西。。
* u0 F+ _: z. W& W8 ~啥是自动顺桨看我上面的回复。
涡轮发动机的压气机转子的工作原理跟螺旋桨发动机类似，但压气机就是为了加速推动气流流动，所以不会采用这种东西来减小气动力。风扇实际上就是压气机的第一级，是不会用这种东西的，为了防喘压气机前几级静子叶片可以调节角度，但那个是为了调整气流流速与转子的相对角度，跟顺桨和变矩完全不同。。
. _5 V7 o5 }6 d: x+ l不过奖扇发动机的螺旋桨应该是能够变矩的

xlan1976

Pipilu 发表于 2013-5-15 02:20
只能说这倒霉孩子！

第一次听说自动顺桨，谁能科普一下？

7 m# D& D; `/ O至于“为什么一个自动顺桨就关闭所有自动顺桨装置”嘛，因为我对螺旋桨飞机不熟，对这种好几十年前的飞机更不熟。。
只能凭我所知道的推测一下吧。。
首先，这个应该是一个空中起作用的功能，从神牛的讲述看，这个机型的动力裕度不够，当一侧的发动机失去动力时，另一侧的剩余动力不能保证飞机的正常飞行。因此，在飞行中如果由于自动顺桨功能故障或其它原因导致发动机意外顺桨，特别是多个发动机都发生自动顺桨的话，会带来灾难性的后果。。因此，设置这样一个功能，不管某台发动机因为何种原因自动顺桨，此后所有其它发动机的自动顺桨功能一律关闭，让机组根据当时情况来决定下一步动作。以上纯属个人推测，不保证正确。。
' ?2 l4 V( Z1 W4 u. n7 s/ S说实话，当看到神牛说后面的测试发现，只有一侧的动力不能保证飞机的正常飞行时，我也吓了一跳，这在今天的商业客运飞机上是不可想象的。。
说明这个飞机前面提到的那些优异性能是建立在各种安全裕度降低的基础上的。。所以这世界上没有十全十美的东西，要想突出某一方面，就必然在其它方面有所牺牲，关键看你想要那个了。。

xlan1976

江淮客 发表于 2013-5-15 09:20
不懂啊，这鸟在被吸进发动机之前应该就被桨片粉碎了吧？应该被打得血肉四溅在对啊？ ...

+ B+ I" K! V8 q9 P& L1 O在飞行中，鸟相对于飞机的速度是很快的，而螺旋桨之间的间隙时很大的，所以嘛通常这种时候螺旋桨起不到啥作用。。
' Z. q$ I, i  k  s8 i7 O3 `- y0 t% V不仅如此，涡轮发动机的压气机转子叶片更密，但在发动机鸟击检查时，我就亲眼见过在发动机压气机内涵有比较完整的鸟类尸体。。

xlan1976

的名 发表于 2013-5-16 09:32
( ~4 Z. R5 x3 H为什么要保证螺旋桨维持一定的转速呢？另外现在的桨叶设计好像曲面都挺复杂吧，转到垂直的角度也多少应 ...

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9 O3 b5 Q, W8 {4 v) W5 Y8 _3 a第一个问题：
% w# G" _) T7 I这个嘛。。可能是我没说清楚吧。。不是说螺旋桨一定要工作在某个转速下，如果那样的话也不需要变矩了。。正是因为螺旋桨的工作转速范围大，而在正常转速范围内的任意转速上，螺旋桨都必须是能正常工作的，所以我们才要调节桨矩，保证螺旋桨在每个工作转速上都能稳定工作。
第二个问题：
# X6 h6 T# Y# F6 y2 d  D* ~; Z这个问题提得很好，我前面没有细讲，确实螺旋桨除了根部截面为了更好的传递离心力而趋近于圆柱形，沿展长向外各个截面是逐渐扭转的，整个螺旋桨是一个渐渐扭曲的形状。我前面说了，发动机压气机转子叶片工作原理跟螺旋桨类似，实际上压气机转子叶片各截面的扭转角度比螺旋桨还要厉害的多，尤其是现在采用三维设计了，设计时假设的流场更接近于真实，扭转角度就更大了。。
' b+ G( Q. E! [, [为什么会这样呢，我前面说过，决定螺旋桨各截面气流与截面相对迎角的有三个因素：1.各截面的桨叶角；2.各截面处的旋转线速度；3.气流相对于截面的速度，这里面气流相对于截面的速度也就是气流相对于飞机的速度，各个截面都是一样的，但是各截面处的旋转线速度很明显沿展长向外是越来越大的，所以如果各截面的桨叶角也一样，那么在相同的飞机速度下和螺旋桨转速下，各个截面的气流迎角就不一样了，这样很可能造成局部的气流分离，从而影响螺旋桨的推进效率，严重的可能形成在很多转速下螺旋桨都有一部分处于失速的情况。。对螺旋桨的受力影响也不好。所以把螺旋桨设计成扭转的形式，以使各个截面的桨叶角与相对应的旋转线速度相适应，从而使各截面的迎角在相同转速下都差不多，因此，正是这种扭曲的形式才保证了螺旋桨各个截面有一个基本相同的顺桨位置。