基本介紹
- 中文名：恆速螺旋槳
- 外文名：Constant Speed propeller
組成,操作,操作原理,操作要點,槳葉控制,方法,範圍,
組成
恆速螺旋槳是一種可變螺距螺旋槳，是由槳葉，槳轂，尾軸，配油環，變距油缸，螺距反饋桿，推拉桿，中間軸，變距活塞，變距滑座，偏心銷及滑塊所組成。恆速螺旋槳是液壓作為動力源，依靠液壓系統中的執行元件變距油缸來實現的，通過推拉桿變距，滑座固定在推拉桿上。由於槳葉根端部的偏心銷的作用，將平移直線運動轉化為旋軸運動，從而實現變距的目的。
操作
操作原理
發動機是在螺旋槳控制桿處於低槳距/高轉速位置時起動的。這個位置降低了螺旋槳的負荷和阻力，其結果是更易於起動和加熱發動機。在試車期間，應該從頭至尾緩慢而平穩地操作螺旋槳槳葉調節機構完成一個完整的周期。這是通過移動螺旋槳控制桿(歧管壓力設定達到1 600 r/min的轉速)到高槳距/低轉速位置實現的，讓轉速穩定，然後螺旋槳控制桿移回到低槳距起飛位置。應該這樣做的原因有兩個：確定系統是否運行正常和讓試車不久的機油在螺旋槳調節系統中循環。應該記住機油已經在上一次發動機關閉時流入螺旋槳油缸。如果螺旋槳油缸有一定的漏油，那么機油就會凝結，特別是在外部大氣溫度很低時。因而，如果在起飛之前沒有讓螺旋槳運轉一段時間，則在起飛時發動機有可能超速。
裝配了恆速螺旋槳的飛機其起飛性能高於裝配了固定槳距螺旋槳的同樣功率的飛機。這是因為使用恆速螺旋槳時，飛機可以在靜止不動的條件下輸出其最大的額定馬力(轉速計上的紅線)。另一方面使用固定槳距螺旋槳的飛機，必須沿跑道增加空速和螺旋槳上的空氣動力載荷才能讓轉速和馬力穩定地提高到它們的最大值。在恆速螺旋槳條件下，一旦使用最大功率則轉速計讀數應該達到紅線轉速的40%以內，並且在整個起飛過程中一直保持這個數值。
過大的歧管壓力升高了氣缸內的壓縮壓力，導致發動機內部產生高的應力。過大的壓力還導致發動機高溫。高歧管壓力和低轉速的結合會誘發破壞性的爆震。為了避免這種狀況，在改變功率時應該遵守下列步驟：增加功率時，首先增加轉速，然後增加歧管壓力。降低功率時，首先降低歧管壓力，然後降低轉速。
在非渦輪增壓的發動機上，以inHg(英寸汞柱)為單位的歧管壓力不要超過以百轉為單位的巡航功率轉速(r/min)這個說法是錯誤的。選擇巡航功率設定時應該參考AFM/POH中的巡航功率表格。不管這些表格中列出來的轉速和歧管壓力組合是什麼情況，它們都已經經過飛行測試以及相應的機身和發動機製造商的機身和發動機工程師批准。因而，如果在功率表格中有2100 r/min和24 inHg歧管壓力的設定，那么它們是已被批准可以使用的。
對於恆速螺旋槳，可以在不使發動機超速的條件下降低功率。系統通過增加螺旋槳槳葉角來抵消下降時的空速增加。如果下降得太快，或者是從高空開始下降，那么即使最大槳葉角極限也不足以保持轉速恆定。出現這種情況時，轉速對油門的任何變化都會做出反應。
一些飛行員認為為了在發生緊急情況時有最大馬力可用，明智的做法是在進近過程中按最大轉速設定螺旋槳控制桿。如果在進近的早期階段就把調速器設定為較高的轉速，這時槳葉還沒有到達它們的最大槳葉角停止位，那么轉速可能會增加到危險的極限數值。然而，如果在進近幾乎完成之前螺旋槳控制桿沒有被重新調整為起飛轉速．則槳葉會達到或非常接近它們的槳葉角最小停止位，並且如果轉速有任何改變，槳葉角的變化將很小。如果發生緊急情況，應該移動油門和螺旋槳控制桿到起飛位置。
在進近過程中，很多飛行員在他們短暫地突然加大油門時更喜歡直接地感覺飛機的反應。通過以低功率進近但讓螺旋槳控制桿設定在或接近巡航轉速，就可以獲得這樣的結果。儘管調速器對油門設定的任何變化都會作出快速回響，但是在槳葉調節到吸收增加的功率之前，突然和快速地增加油門設定會導致發動機短暫地超速。如果在進近過程中出現緊急情況需要使用最大功率，那么突然地向前推油門桿會導致發動機短暫超速，超過調速器可以調節的轉速。發動機速度的這種臨時性增加其目的是緊急的功率儲備。
操作要點
有關恆速螺旋槳操作需要記住的要點如下：
1、轉速計上的紅線不僅表示最大可用轉速，而且表示獲得發動機額定馬力所需要的轉速。
2、當快速地前推油門到起飛位置時，可能出現短暫的螺旋槳超速現象。如果沒有超過額定轉速10%且不超過3秒鐘，那么通常這並不嚴重。
3、轉速計上的綠色弧線表示正常運行範圍。當在這個範圍內輸出功率時，則發動機驅動螺旋槳。但是，在低於綠色弧線時，通常是旋轉的螺旋槳驅動發動機。在低於綠色弧線下長時問運行對發動機有害。
4、在低海拔機場起飛時，歧管壓力的inHg數可能超過轉速。大多數情況下這是正常的。飛行員應該參考AFM/POH來了解限制情況。
5、所有改變功率的操作應該是平穩而緩慢的，以避免歧管壓力過大和/或發動機超速。
槳葉控制
方法
固定力和可變力是控制槳葉角的兩種相反的力，工作時，固定力有使槳葉角度增加或減小的趨勢，這取決於特定的設計。固定力可以由作用於配重上的離心力產生，也可以由彈簧產生或者僅僅由離心扭矩產生。可變力，會通過抵消固定力使槳葉角改變，它是由螺旋槳槳帽內的液壓活塞式調速器驅動。這個活塞是通過機械連桿機構和槳葉相連，這個連桿機構把液壓活塞線性的運動轉化為調節槳葉角大小所需的旋轉運動。
如在某種Mccauley螺旋槳裡面，活塞上的油壓被用來增加槳葉角。當控制器把油從活塞中排出時，槳葉上面的離心扭距和螺旋槳槳轂裡面的助力彈簧會使槳距減小。其他系統的工作可能恰恰相反，但原理是一樣的。
調速器，通過傳動軸連線到發動機齒輪系，它感知發動機的轉速並將它與飛行員用螺旋槳變距桿選定的轉速相比較。它使壓力油改變流動方向，流向螺旋槳或由螺旋槳流出，這會改變槳葉角以保持轉速。傳動軸上的油泵驅動齒輪和油泵從動齒輪相嚙合，把油往外泵出，將發動機的滑油壓力增大到螺旋槳系統所需的值。一個釋壓閥門會在超壓時將過量的滑油旁路到泵入口。油會流過中空的傳動軸到達調速器的分油閥門，它在傳動軸里上下移動，以便引導油料通過不同的出口。一個出口把壓力滑油導向螺旋槳槳帽，另外一個出口允許滑油從槳帽流出，以釋放壓力。
分油閥門的位置是由一套安裝在傳動軸一端的離心飛錘控制。離心飛錘，對離心力敏感，當轉速增大時會向外移，轉速減小時向內移。在向外的位置，離心飛錘會抬高分油閥門，在向內的位置，會降低分油閥門。調速彈簧向下壓分油閥門，它通過控制鋼纜、滑輪及調速齒條連線到駕駛艙的螺旋槳變距桿。
如果飛行員想要發動機轉速提高一些，螺旋槳變距桿就要向前推。這會壓縮調速彈簧，彈簧又會向下壓離心飛錘，使離心飛錘向內移。螺旋槳的轉速比預想的速度要低，處在“欠速”狀態。由於離心飛錘向內移，它向下移動分油閥門，在壓力作用下滑油流向螺旋槳槳帽。滑油壓力作用在活塞上，使槳葉角減小。較小的槳葉角使螺旋槳在給定的條件下旋轉得更快，所以轉速提高。隨著轉速提高，離心飛錘上的離心力增大，會逐漸地克服調速彈簧的彈力，同時分油閥門會回到它的中立位置。使滑油不再流動，可以保持槳葉角恆定。
如果飛行員想要降低轉速，可將螺旋槳變距桿向後移動，減小調速彈簧的壓緊程度，使離心飛錘向外移。這種狀況，稱為“超速”，指實際轉速比螺旋槳變距桿設定的轉速高。離心飛錘就使分油閥門上升，使滑油從螺旋槳的槳帽中流出，槳葉角度增加，從而使得轉速下降。轉速下降，使離心飛錘上的離心力減小，慢慢地，調速彈簧的力會使分油閥門向下。分油閥門會回到中立位置，滑油的流動停止，槳葉角會在平衡被再次打破之前保持不變。這些聽起來很複雜，幾乎是同時發生的。超速和欠速狀態修正得很快，飛行員一般意識不到它們的發生，甚至在轉速計上也顯示不出來。
當然，這個過程是有限制的。調速器可以使槳葉角在低距和高距的極限範圍內保持給定的轉速，但這仍然需要消耗功率。如果允許的話，每架飛機的螺旋槳都可以超過它的最大海平面轉速爬升。通常吸氣式發動機很快就可以實現。但是事實上除了發動機功率之外，螺旋槳可以利用其他功率，如迎面吹來的氣流的能量。只要工作在給定的轉速，無論是發動機轉動螺旋槳還是螺旋槳轉動發動機，調速器都會工作。將發動機設定為慢車，使飛機俯衝，會使氣流轉動螺旋槳，螺旋槳又帶動發動機。如果螺旋槳轉速被設定為2200r/rain，調速器會調整槳葉角度以保持這個轉速，而不管油門桿如何設定。
範圍
恆速螺旋槳的槳葉角範圍為11 .5°～40°。飛機速度越高，槳葉角範圍越大。
飛機類型 | 速度/mi·h-1 | 槳葉角範圍 | 低槳距 | 低槳距 |
固定起落架 | 160 | 11.5 | 10.5 | 22 |
可收放起落架 | 180 | 15 | 11 | 26 |
增壓可收放起落架 | 225~240 | 20 | 14 | 34 |
渦輪可收放起落架 | 250~300 | 30 | 10 | 40 |
運輸類可收放起落架 | 325 | 40 | 10~15 | 50~55 |
