throttle和propeller和mixture

飞机上会有黑、蓝、红三个杆,可能长这样:

也可能长这个样:

黑色的叫throttle lever,也就是油门,控制给发动机的供油量。

蓝色的叫propeller control lever,是控制螺旋桨的角度,从而控制空气增压,有点像汽车的涡轮增压。

红色的叫mixture control lever,是控制油量和空气的比的,飞机越高,空气越稀薄时,向下调红色操作杆,可以降低fuel/air比,让汽油燃烧充分。

这里最复杂的可能就是propeller controller了。活塞机械飞机的螺旋桨有很多尺寸,螺旋桨个数也会不一样,叶片的个数也不一样,但它是飞机前进并起飞的核心动力。

控制叶片的倾斜角度,可以实现不同的作用,比如在冰雪天降落时,通过调整角度,可以达到辅助制动,缩短滑行距离,甚至是让飞机在跑道上后退调头,要知道小飞机的轮子是没有动力的。

前置螺旋桨的核心目的,就是将发动机的动力转换成飞机上升的推力。首先关于螺旋桨的安装位置就没有定论,是应该安装在前面拉(pull),还是应该安装在尾部推(push),还是应该两种同时存在,甚至是像垂直起降的飞机,先像直升机一样吊起飞机,再转动90度向前飞行。这里以安装在鼻子处,拉的情况作些说明。

先拿飞机的机翼举例,如下图,如果机翼的倾斜角度越大,那么升力(lift)越大,但同时前进风阻(drag)越大,当然越平的话,阻力是小了,但是升力也变小了,于是有一个峰值,此处的升力效果最佳。

同样的道理对于螺旋桨的叶片也是一样的,如果是固定倾角的螺旋桨,飞机是从静止,加速,一直到起飞,这个过程中速度都是变化的,如果只考虑飞机飞行过程中的TAS来设计倾角,会导致阻力太大,起飞阶段飞机很难加速,往往需要人工推动螺旋桨,众人助推飞机起步,飞机才能上天。而如果为了考虑低速的启动问题来设计,又会导致飞机在天空中快速飞行时,要补偿很高的转速,才能达到一定的升力,让爬升变得困难。所以,现代化的飞机,其螺旋桨的叶片倾角是变化可调的。对于特别重型的飞机在降落时,会因巨大的惯性需要巨长的滑行跑道,为快速降落,甚至会调整角度让拉动飞机前进的力变成推动飞机加快制动的阻力。

考虑引擎越来越强大,螺旋桨的材料韧性越来越好,飞机也得做得越越轻,启动慢已不是问题的,纯粹让螺旋桨转得更快并没有多大好处,而需要将更强大引擎动能转成飞机的升力。让飞机能够起飞更快反而是考虑重点,此时要增大螺旋桨带动的气流,就需要增大叶片与空气的接触面积,可以增大叶片的半径,也可以增大叶片宽度,还可以增加叶片数量,这就产生了各种各样的尝试。增加叶片数量是更好的选择。

螺旋桨的历史和各种原理,主要参考了该视频:The Propeller Explained

发表于 01月09日 18:45   评论:0   阅读:141  



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