什么是螺旋桨飞机?

[拼音]：luoxuanjiang feiji

[外文]：propeller airplane

用空气螺旋桨将发动机的功率转化为推进力的飞机。从第一架飞机诞生直到第二次世界大战结束，几乎所有的飞机都是螺旋桨飞机。在现代飞机中除超音速飞机和高亚音速干线客机外，螺旋桨飞机仍占有重要地位。支线客机和大部分通用航空中使用的飞机的共同特点是飞机重量和尺寸不大、飞行速度较小和高度较低，要求有良好的低速和起降性能。螺旋桨飞机能够较好地适应这些要求。

螺旋桨飞机按发动机类型不同分为活塞式螺旋桨飞机和涡轮螺旋桨飞机。人力飞机和太阳能飞机通常都用螺旋桨推进， 也属于螺旋桨飞机的范围（见彩图）。按螺旋桨与发动机相对位置的不同，又分为拉进式螺旋桨飞机和推进式螺旋桨飞机。前者的螺旋桨装在发动机前面，“拉”着发动机前进；后者螺旋桨装在发动机之后，“推”着发动机前进。早期的飞机中曾有不少是推进式的，这种型式的缺点较多，螺旋桨效率不如拉进式高，因拉进式螺旋桨前没有发动机短舱的阻挡。此外在推进式螺旋桨飞机上难于找到发动机和螺旋桨的恰当位置，特别是装在机身上更困难。相反，在拉进式螺旋桨飞机上，发动机无论是装在机身头部或是装在机翼短舱前面都很方便。当装在机翼上时，螺旋桨后面的高速气流还可用来增加机翼升力，改善飞机起飞性能，因此拉进式飞机遂占据了统治地位。在少数大型飞机和水上飞机上，发动机多至8～12台以上，将发动机前后串置在短舱上，形成拉进和推进的混合型式（图1 ）。

螺旋桨飞机的结构比较复杂。为了降低转速和提高螺旋桨效率，绝大多数发动机装有减速器。这类飞机的发动机装有滑油散热器。液冷活塞式发动机还装有冷却液散热器。桨毂和发动机均有流线型外罩，以减小阻力。机身前部的发动机和螺旋桨往往影响飞行员的视线，个别飞机将发动机安排在座舱下方，用一长轴与机头的螺旋桨相连，如美国的P-39战斗机。有的飞机将座舱偏置在机翼一侧来改进前方视线，成为特殊的不对称飞机，如德国的BV-141飞机。头部装有机q的拉进式战斗机需要采用协调机构，以保证子d从旋转着的螺旋桨桨叶中间发射出去。有的飞机将机炮炮管装在螺旋桨轴内，炮d由桨轴内的炮管射出。螺旋桨旋转时产生一个反作用扭矩，大功率发动机的飞机常用较大的垂直尾翼或偏置垂直尾翼产生的力矩来加以平衡，也可以采用反向旋转的同轴螺旋桨来抵消反作用扭矩，如苏联的安22飞机（图2 ）。

早期的飞机都采用固定桨距螺旋桨。飞行速度大于200公里/时则需要用变桨距螺旋桨，才能提高螺旋桨的效率。但这种螺旋桨构造复杂，成本较高，只用于一些速度较高、功率较大的飞机。在第二次世界大战中，为了进一步提高飞机的高空性能，有些飞机上还装有废气涡轮增压器，利用废气来增加进气的压力，如美国的B-24、P-47等飞机。70年代后期，一些通用航空的飞机也采用废气涡轮增压器来提高飞行性能。

在速度低于700公里/时的情况下，空气螺旋桨推进效率较高。速度继续增大，推进效率急剧下降。同时，飞机所需的功率随速度的三次方成正比增加，活塞式发动机由于技术上的限制，无法提供体积小、重量轻和功率大的发动机。涡轮螺旋桨发动机的功率重量比比活塞式发动机大2～3倍，在相同的重量下可提供更大的功率，而且发动机截面积较小，燃油消耗率在速度较高时比活塞式发动机小，使用价格较低的煤油，故在 600～800公里/时速度范围内的旅客机、运输机、海岸巡逻机和反潜机大多为涡轮螺旋桨飞机。为了进一步增大速度，降低燃油消耗率，美国于70年代提出一种先进的涡轮螺旋桨系统，采用8～10片具有后掠的薄剖面桨叶，从空气动力学角度对桨毂和发动机短舱进行一体化设计，使阻力和噪声达到最小。这种推进装置可使飞机速度达到马赫数为0.8，比一般装有涡轮风扇发动机的飞机省油30％～40％。高速螺旋桨飞机比涡轮喷气飞机省燃料，正处在研究试验阶段。