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渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的特殊部件

螺旋槳和減速器

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螺旋槳是將航空發(fā)動(dòng)機(jī)(活塞式或燃?xì)鉁u輪式)的軸功率轉(zhuǎn)化為航空器拉力或推進(jìn)力的葉片推進(jìn)裝置，由槳葉、槳轂、操縱機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。

螺旋槳剖面結(jié)構(gòu)

這類螺旋槳常用于二戰(zhàn)期間的美制戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)和運(yùn)輸機(jī)。

其操縱機(jī)構(gòu)利用轉(zhuǎn)速敏感元件，感受螺旋槳轉(zhuǎn)速的變化，用以改變、調(diào)節(jié)槳葉的槳葉角（即槳距），達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和螺旋槳拉力的目的。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，槳葉安裝角變小，使螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)阻力矩最小，便于起動(dòng)；飛機(jī)起飛時(shí)槳葉安裝角變大，使螺旋槳產(chǎn)生最大拉力；當(dāng)飛機(jī)降落后在地面滑跑時(shí)，還可將槳葉調(diào)到負(fù)槳位置以產(chǎn)生負(fù)拉力，對(duì)飛機(jī)進(jìn)行剎車，縮短滑行距離；飛機(jī)飛行中，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)因故障而停車時(shí)，操縱機(jī)構(gòu)自動(dòng)將槳葉前緣調(diào)整到與飛行方向一致的位置（稱為順槳），以免槳葉被氣流吹轉(zhuǎn)，形成飛機(jī)的阻力。

A400M的兩個(gè)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)

上圖A400M的兩個(gè)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)處于工作狀態(tài)，另一個(gè)處于停車狀態(tài)。可明顯看出兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的槳葉安裝角的區(qū)別。

減速器是使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速降低到飛機(jī)推進(jìn)器或附件所需轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的齒輪裝置。飛機(jī)推進(jìn)器可以是飛機(jī)的螺旋槳，也可以是直升機(jī)的旋翼。

P-3飛機(jī)的推進(jìn)器是螺旋槳

CH-47飛機(jī)的推進(jìn)器是旋翼

渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的減速器均采用齒輪傳動(dòng)，要求減速器在高負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速下工作可靠、效率高。由于在減速器的設(shè)計(jì)、加工中，作到了精益求精，其傳動(dòng)效率可高達(dá)98-99%；雖然傳動(dòng)效率這么高，但因傳遞功率大，其摩擦功率可高達(dá)50-200馬力（37-147千瓦），需通過(guò)對(duì)齒輪、軸承噴入大量的滑油，以帶走摩擦產(chǎn)生的熱量。

采用齒輪傳動(dòng)的減速器

在結(jié)構(gòu)方面，渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)減速器的傳動(dòng)比（減速器輸入軸轉(zhuǎn)速與輸出軸轉(zhuǎn)速之比）通常為10-16。為了達(dá)到減速器的傳動(dòng)比要求，必然是齒輪尺寸很大，或者采用復(fù)雜的多級(jí)傳動(dòng)方式。

普惠公司研制的高速減速器

而由于減速器通常設(shè)置在壓氣機(jī)前，因此齒輪尺寸過(guò)大會(huì)使得減速器外形增大、發(fā)動(dòng)機(jī)迎風(fēng)面積變大，最終導(dǎo)致阻力增加。同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道中的氣流偏轉(zhuǎn)增大，會(huì)造成較大的進(jìn)氣損失，使得功率降低。因此，為了解決大傳動(dòng)比與小外廓尺寸之間的矛盾，渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的減速器只能設(shè)計(jì)得較復(fù)雜、加工精度要求高。

• 文章來(lái)源于中國(guó)航空學(xué)會(huì)動(dòng)力分會(huì)。

• 主要內(nèi)容來(lái)源于劉大響院士、陳光教授撰寫(xiě)的航空動(dòng)力科普書(shū)《航空發(fā)動(dòng)機(jī)：飛機(jī)的心臟》。

• 加工編輯小魚(yú)兒＠航空知識(shí)

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