旋翼與螺旋槳的“異同”

螺旋槳是一種旋轉式推進器，可以通過渦輪螺旋槳發動機產生推力或拉力。與固定翼飛機上的螺旋槳只產生推力或拉力不同，一些小型無人機、直升機上用的旋翼主要靠旋轉來產生升力。螺旋槳和旋翼除了應用的領域不同，還有哪些差異？

（圖源《知識就是力量》雜誌）

槳葉尺寸大有不同

螺旋槳和旋翼都是航空器上重要的動力部件，螺旋槳主要用於大型無人機和一些固定翼飛機，旋翼多用於直升機和小型無人機。在外觀及尺寸上，螺旋槳和旋翼有明顯的不同。由於固定翼飛機飛行速度很快，螺旋槳槳尖處的旋轉速度非常高，且螺旋槳槳葉尺寸越大，旋轉速度越高，這使得槳尖處的速度極易突破聲速。一旦槳尖處旋轉速度超聲速，螺旋槳的旋轉阻力就會大大增加，併產生強烈的噪聲。因此，固定翼飛機的螺旋槳槳葉尺寸往往不會做得太長。與螺旋槳不同，旋翼爲了提高升力，槳葉葉片相對較長。

旋翼直升機（圖源《知識就是力量》雜誌）

固定翼飛機的螺旋槳做不了太長，其直徑（指槳葉轉動所形成的圓的直徑，雙葉槳的直徑正好是兩個槳葉尖之間的距離）一般在5米以下，與之相比，直升機的旋翼尺寸則要大得多。輕型直升機旋翼直徑達幾米，中型直升機可達十幾米，更大一些的直升機旋翼直徑甚至達30米以上。除了尺寸上的差異，由於工作原理和應用場景不同，螺旋槳與旋翼的外形也存在較大差別。螺旋槳葉片通常較短、葉面較寬，直升機旋翼因運動模式比螺旋槳更復雜，葉片寬度受限，所以只能通過增加長度來提高升力，葉片呈長條狀。

固定翼螺旋槳飛機（圖源《知識就是力量》雜誌）

翼型上的差異

螺旋槳旋轉時，葉片通過推動空氣獲得反作用力，可以將發動機輸出的動能轉化爲飛機的推力或拉力。直升機旋翼的槳葉截面與固定翼飛機的機翼截面類似，旋轉時翼面上下兩側產生氣壓差，爲直升機提供升力。

固定翼飛機的螺旋槳槳葉硬度較高，主要克服前進阻力（圖源《知識就是力量》雜誌）

作爲飛機推力或拉力的產生部件，一般螺旋槳的橫截面都採用類似機翼的翼型。在槳葉轉動的過程中，根據伯努利定理，槳葉前方氣流流速大，壓強相對槳葉後方較小，利用壓力差，就可以給飛機提供向前的拉力。飛機誕生以來，機翼的翼型不斷更替，能適用於螺旋槳的翼型也不斷增加。

一般來說，大部分的固定翼飛機螺旋槳不會像直升機旋翼槳葉那樣，從槳尖到槳根都採用同一種低速翼型，而是在速度較高的槳尖位置選擇較薄的高速翼型，在槳根處採用較厚的低速翼型，以減小阻力系統對發動機的負擔，進而提高轉速。如果槳根和槳尖處的翼型一致，很可能會使螺旋槳轉動時的阻力成倍增長，降低轉速。

直升機的旋翼槳葉爲細長柔性結構，主要克服氣壓差

（圖源《知識就是力量》雜誌）

直升機旋翼爲何不能稱爲螺旋槳

螺旋槳飛機通過發動機做功驅動螺旋槳，靠螺旋槳旋轉產生推力推動飛機向前運動，靠飛機的機翼產生升力升空。直升機主要通過旋翼產生的升力升空，並通過調整尾部螺旋槳的螺距來抵消旋翼產生的不同轉速下的反作用力，進而推動機身向不同方向運動。兩者一個用來產生推力，一個用來產生向上的升力，工作原理完全不同，所以直升機的旋翼不能稱爲螺旋槳。

固定翼飛機的螺旋槳槳葉不是平的，具有一定的扭轉角度（圖源《知識就是力量》雜誌）

螺旋槳的槳葉數量因何而定？

通常安裝于飛機頭部的螺旋槳爲拉力式螺旋槳，安裝于飛機尾部的螺旋槳爲推力式螺旋槳。此外，還有些固定翼飛機二者皆有安裝。如果要提高螺旋槳的推力或拉力，增加螺旋槳的槳葉數量是辦法之一。一架飛機上螺旋槳的槳葉數量是根據發動機的功率而定的，小型飛機通常使用兩個葉片的螺旋槳；大型飛機上使用多臺發動機，每臺裝有3個葉片以上的螺旋槳。

小型飛機常使用兩個葉片的螺旋槳（圖源《知識就是力量》雜誌）

螺旋槳和旋翼雖然都是旋轉動力源，但由於旋翼要考慮扭轉、變距、揮舞、擺振等複雜受載情況，現實中設計難度相比螺旋槳要更高。

撰文 | 依蔓

責任編輯 | 李銀慧 張麗涵

運營編輯 | 張麗涵

質量審覈 | 業蕾

❖ 來源：《知識就是力量》雜誌

《旋翼與螺旋槳的“異同”》❖

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