螺旋桨知识

空气螺旋桨把发动机旋转作功形式转变为直线作功形式;把发动机的功率转变为拉动飞机前进的有效功率。它的工作效率及与发动机有配合程度,直接影响模型飞机的性能。在航模竞技比赛中,出于追求动力组极限水平的需要,对螺旋桨的要求更为“苛刻”;因此以“量体裁衣”手工方式制作螺旋桨的好处显而易见。航模初学者能够扎实地掌握这一手艺很有必要。
  本文以一个直径(D)200mm、几何桨距(H)120mm的两叶等距螺旋桨(适用于装有1.5cc压燃式发动机或2.5cc电热式发动机的特技模型飞机)为例,介绍削制螺旋桨的方法。
一、螺旋桨的一些基础概念
当我们把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼时,就能借助已知的空气动力学常识,直观地理解螺旋桨的基本工作原理。
1.桨距、动力桨距和几何桨距
桨距:从广义而言,可以理解为螺旋桨旋转一周沿桨轴方向所通过的直线距离。习惯上螺旋桨70%半径处的桨距值为“称呼值”,它具有标示意义。
动力桨距(Hg):桨叶旋转一周模型飞机所通过的距离(见图1)。设计螺旋桨时首先要确定动力桨距值。
几何桨距:(H):桨叶弦线迎角为零时,螺旋桨旋转一周所前进的距离(也见图1)。它体现了桨叶角的实际大小,是“看得见、摸得着”的实际参数。航模图纸上一般都标出几何桨距,是消制螺旋桨的主要依据。
2.动力桨距和几何桨距的关系
由于螺旋桨工作在接近于有利迎角下,与零度迎角之间的角差的存在,因此动力桨距值必
然小于几何桨距值。几何桨距和动力桨距的关系是:几何桨距(H)= 1.1 ~ 1.3倍动力桨距(Hg)。也就是说,设计模型飞机时,动力桨距确定后,可以通过上述公式概略估算出螺旋桨的几何桨距。
3.通常使用的螺旋桨是各段几何桨距值相等的所谓等距桨。它的优点是设计、制作比较容易;缺点是工作效率劣于不等距桨。由于不等距桨各段的几何桨距值和桨角均不一样,尽管其效率高,但制作的难度大。故初学者从削等距桨起步较为稳妥。
4.桨叶角(β):桨叶角是指桨叶剖面弦线与旋转平面之间的夹角。
5.几何桨距和桨叶角的关系
比例电磁铁
几何桨距和桨叶角直接关联,是同一个问题的两种表达方式。几何桨距强调的是总体,桨叶角强调的是局部。就等距螺旋桨而言,桨叶角随其在螺旋桨半径方向上所处位置的不同而异;随着由桨根到桨尖方向的逐渐位移,桨叶角渐渐有规律地减小。(图2)
二.螺旋桨的外形特征
  螺旋桨外形特征的形成,是基本原理、使用要求和材料三个因素相统一的结果。信托这些特征在脑子里建立起螺旋桨的“思维模型”,会使实际操作有的放矢。
  1.桨叶的剖面
  由于桨叶弦长很小,剖面很薄,航模爱好者以往对螺旋桨剖面形状的研究较少,大多根据粗略感觉和“两个桨叶对称”原则一带而过。但为了追求高效率,有必要对螺旋桨剖面进行探讨。
  螺旋桨工作效率最高和一段在60% ~ 80%半径处。这一段一般为桨叶的最宽处,桨叶厚度约为弦长的12%。桨尖的弦长比较小,厚度约为10%。故靠近桨尖部分应注重减小阻力。桨根部分的线速度小,工作效率低,这部分桨叶剖面主要应服从保持强度和刚度的需要。图3为螺旋桨的几个典型剖面。图4为桨叶最宽处我桨尖的剖面(笔者设计;坐标见表1、表2)。其最高点在35%弦长处。从理论上考虑,最高点应在25%左右为佳;而从工艺上看,最高点太靠前可能使桨叶中段的最大垂直厚度超过桨根厚度,形成凸起,使桨的外形不合理。35%是综合权衡的结果。
变径套
  2.桨叶角的变化规律决定了桨叶呈一扭曲的片状:下弧表面大部分为一次曲面;上弧大部分为二次曲面。桨毂上下弧和桨尖端面为平面(图5)。
3.为了结构强度的合理化,桨根处的剖面最厚,随着向桨尖处位移而逐渐减薄。把握住桨根处上弧最高点线和下弧靠近桨根处后缘线的位置和走向(见图5)是关键。上弧最高点线
太靠前会使桨根截面积减少,削弱强度;下弧后缘线靠后,不但降低了桨根强度,还使桨根处的桨距不能达到(小于)设计值。这两条线如划得合理,就基本能肖桨进出现“思圆行方”式的纰漏。
三.削制螺旋桨的主要步骤
  制作螺旋桨的木材用桦木、榉木、木或柞木等;其中最常用的是桦木。
  1.通过作图法(图6)求出前缘最大高度后加上约2毫米即为桨木厚度。这个螺旋桨的桨木是8×22×200(毫米)桦木。木材的纹理要顺直,把较平整的一面作为下弧,并在平整的工作台上铺一细砂纸进一步磨平作为基准面。聚四氟乙烯滑动支座
点火装置  2.在钻台上用直径Φ5的钻头在桨木上弧中心点打孔(图7 - 1)。做一划中心线的辅助工具(图8),把它穿在已穿过桨木中心孔的5mm钻头柄上,紧贴桨木上弧。用大头钉穿过两端的小孔在桨木上扎两个小记号(图7 – 2);再借助记号划出中心线(图7 – 3)。
  3.依照正面样板,在桨木上弧画出桨的正面(俯视)投影(图7 – 4)。为了做到螺旋桨完成后两个桨叶长度完全相等,最好在桨在之外另延长5毫米;待桨削好,涂敷涂料前重新用正面样板在下弧划上端面线,用手工锯沿线截断;再仔细把截面磨齐(插图中未画出这一步骤)。
商场柜台制作  4.把划好线的桨木夹在台钳上,用手工锯沿线的外沿(距离尽量小)概略锯出桨的俯视投影轮廓;再用细木锉和钢锉进一步加工修整;最后用覆上细沙纸的砂纸板打磨到位,桨的正投影即完成(图7 – 5)。应仔细检查、切实做到两个桨叶投影面积完全一致,且所有边缘面和基准面垂直。
  5.在下弧划出靠近桨根部分的后缘线;在侧面概略划出前缘线(图7 – 6)。
绝缘阻抗测试
  6.用手工锯在下弧面上锯出开口,用扁铲粗略地铲去就去除的部分;用细木锉修整后,用桨距规对桨叶角进行测量、修正(图9);待接近设计值时,改用钢锉和砂纸板对桨叶角进行细加工,直到符合设计值。桨距规可以参照图10用有机玻璃自制。图7 – 7为桨叶下弧的保留部分和去除部分。

本文发布于:2024-09-22 15:51:11,感谢您对本站的认可!

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