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同軸反轉螺旋槳檢視原始碼討論檢視歷史

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同軸反轉螺旋槳(英語:Contra-rotating Propellers)是渦輪螺旋槳引擎所特有的一類螺旋槳。其與普通的螺旋槳最大的不同在於其單個發動機上有兩組並列轉動的螺旋槳,這兩組螺旋槳轉動的角速度方向相反,因此被稱為同軸反轉螺旋槳。

同軸反轉螺旋槳的兩組螺旋槳通常連接的同一台發動機,並利用一組行星齒輪來實現反向旋轉。同軸反轉螺旋槳不是反向旋轉螺旋槳,後者指的是飛機兩側兩個不同的發動機,其螺旋槳轉動方向相反。

工作原理

在低速巡航的狀態下,螺旋槳葉片的葉尖會形成切向的空氣渦流,這種渦流會造成一定的能量損失。在完美的設計下,同軸反轉螺旋槳兩組葉片轉動時產生的渦流會互相抵消,將渦流造成的能量損失降到最低[1]

優點

扭矩配平

由於反作用力原理,當一個螺旋槳轉動時,空氣會通過葉片會對發動機產生一個角速度相反的,即扭矩。這個力會造成飛機沿着扭矩方向翻滾。對於二戰時不少單發螺旋槳飛機,扭矩對飛行的穩定性影響很大,工程師只能通過調節飛機副翼來配平扭矩。由於扭矩的大小和飛行的速度有很大的關係,副翼的角度也必須隨着速度的不同的改變,這大大增加了飛機設計的複雜程度。

然而同軸反轉螺旋槳就沒有這個問題,兩組反向旋轉的葉片產生的扭矩相互抵消。設計師不需要通過調節飛機副翼來配平扭矩,飛機的設計得以簡化,也大大增加了飛機的穩定性。

高效能

由於消除了葉尖的空氣渦流,同軸反轉螺旋槳比一般螺旋槳能增加約6%-16%的效率[2]

缺點

同軸反轉螺旋槳最大的缺點在於運轉產生的噪音太大。其軸方向的噪音增加30分貝,側方向增加10分貝,這種噪音的增加在葉片高速轉動時尤為明顯。由於噪音大的缺點,同軸反轉螺旋槳未能在客機上得以很好的運用。有一種解決方案是在兩組螺旋槳上安裝不同數量的葉片(例如,前面的一組使用4個葉片,後面一組使用5個葉片)。

同軸反轉螺旋槳另一個缺點是增加了發動機的設計複雜程度,並且增加了重量。因此只能在軍用飛機上使用。

有研究項目正在計劃改進這些缺點並應用於民用航空

視頻

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參考文獻