直升机的工作原理(航空知识科普：螺旋桨飞机的工作原理)

直升机的工作原理

划分

飞机种类

按照飞机发动机的类型分类，有螺旋桨飞机和喷气式飞机二者之分。螺旋桨飞机，包括活塞螺旋桨式飞机和涡轮螺旋桨式飞机，飞机引擎为活塞螺旋桨式，这是最原始的动力形式。它利用螺旋桨的转动将空气向机后推动，借其反作用力推动飞机前进。螺旋桨转速愈高，则飞行速度愈快。

喷气式飞机，包括涡轮喷气式和涡轮风扇喷气式飞机。这种机型的优点是结构简单，速度快，一般时速可达500-600英里；燃料费用节省，装载量大，一般可载客400-500人或100吨货物。

工作原理演示
举例论证

螺旋桨结构示意图

一个窗户及门皆关闭的房间，当我们试图将门打开时，感到有一股由外向内的力作用在门上，使我们难以将门打开。同样，一个窗户关闭，而门是打开的房间，当我们试图将门关闭时，感到有一股由内向外的力作用在门上，使我们难以将门关闭。
 
前者的原因是房间内的空气发生了膨胀，所以房间内的压力降低。后者的原因是房间内的空气发生了压缩，所以房间内的压力升高。

示意图

机翼的升力也是如此，由于机翼有迎角，机翼下部的空气压缩，所以压力升高，机翼上部的空气膨胀，所以压力降低。这样就有了压力差，也就有了机翼的升力。

螺旋桨飞机的螺旋桨也是用这个原理产生推力或拉力的。

螺旋桨飞机的工作原理讲解
 对螺旋桨你了解多少？

飞机螺旋桨在发动机驱动下高速旋转，从而产生拉力，牵拉飞机向前飞行。这是人们的常识。可是，有人认为螺旋桨的拉力是由于螺旋桨旋转时桨叶把前面的空气吸入并向后排，用气流的反作用力拉动飞机向前飞行的，这种认识是不对的。

那么，飞机的螺旋桨是怎样产生拉力的呢？如果大家仔细观察，会看到飞机的螺旋桨结构很特殊，单支桨叶为细长而又带有扭角的翼形叶片，桨叶的扭角（桨叶角）相当于飞机机翼的迎角，但桨叶角为桨尖与旋转平面呈平行逐步向桨根变化的扭角。

桨叶的剖面形状与机翼的剖面形状很相似，前桨面相当于机翼的上翼面，曲率较大，后桨面则相当于下翼面，曲率近乎平直，每支桨叶的前缘与发动机输出轴旋转方向一致，所以，飞机螺旋桨相当于一对竖直安装的机翼。

螺旋桨升力示意图

桨叶在高速旋转时，同时产生两个力，一个是牵拉桨叶向前的空气动力，一个是由桨叶扭角向后推动空气产生的反作用力。

图为钻石DA20飞机本场空域训练
驾驶舱螺旋桨视角

从桨叶剖面图中可以看出桨叶的空气动力是如何产生的，由于前桨面与后桨面的曲率不一样，在桨叶旋转时，气流对曲率大的前桨面压力小，而对曲线近于平直的后桨面压力大，因此形成了前后桨面的压力差，从而产生一个向前拉桨叶的空气动力，这个力就是牵拉飞机向前飞行的动力。

另一个牵拉飞机的力，是由桨叶扭角向后推空气时产生的反作用力而得来的。桨叶与发动机轴呈直角安装，并有扭角，在桨叶旋转时靠桨叶扭角把前方的空气吸入，并给吸入的空气加一个向后推的力。与此同时，气流也给桨叶一个反作用力，这个反作用力也是牵拉飞机向前飞行的动力。

由桨叶异型曲面产生的空气动力与桨叶扭角向后推空气产生的反作用力是同时发生的，这两个力的合力就是牵拉飞机向前飞行的总空气动力。

图为钻石DA20飞机驾驶舱内
远眺澄湖壮景

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