遥控飞机/螺旋桨
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大多数动力模型飞机,包括电动、内燃机和橡皮筋动力模型,通过旋转螺旋桨来产生推力。螺旋桨是一种螺旋桨,也是最常用的装置。旋转的螺旋桨叶片推动空气,根据牛顿第三定律,空气的反作用力推动飞机。
与全尺寸飞机一样,螺旋桨的尺寸和位置(沿着机身或机翼)是设计中的重要因素。通常,较大的直径和较低的螺距在低空速时提供更大的推力,而较小的直径和较高的螺距则以牺牲推力为代价获得更高的最大空速。在遥控飞机中,制造商可以选择各种螺旋桨,以定制飞机的空中特性。不匹配的螺旋桨会影响飞机的适航性,如果太重,还会对动力装置造成不必要的机械磨损。比例遥控飞机螺旋桨通常用直径 × 螺距表示,单位为英寸。例如,一个 5x3 螺旋桨的直径为 5 英寸,螺距为 3 英寸。螺距是螺旋桨在固体介质中旋转一圈时前进的距离。其他参数是叶片数量(2 和 3 是最常见的)。
从动力装置到螺旋桨,有两种不同的方法来传递旋转能量。
- 在直驱方法中,螺旋桨直接连接到发动机的旋转曲轴(或电机转子)上。当螺旋桨和动力装置的最佳效率区域(以 RPM 衡量)重叠时,这种布置是最佳的。
- 在减速方法中,曲轴驱动一个简单的变速箱,通常是一个简单的变速箱,包含一个小齿轮和一个齿轮。变速箱通过齿轮比降低输出 RPM(从而也使输出扭矩增加大约相同的比例)。减速驱动在大型飞机和螺旋桨尺寸不成比例的大型飞机上很常见。在这种动力装置布置中,变速箱的作用是匹配动力装置和螺旋桨的最佳运行 RPM。齿轮螺旋桨曾经在电动机上非常普遍,但随着无刷电机的出现,现在很少见。
在一些飞机设计中,螺旋桨被管道风扇装置所取代。在喷气动力或管道风扇比例模型飞机中,发动机是一个没有用户可更换部件的单件组件。涡轮叶轮以极高的速度旋转(>150,000 RPM),将大多数调整限制在原始工厂设定范围内。
鸟翼飞机是可能与飞机具有相似物理形状,但根本不使用螺旋桨的飞机。在鸟翼飞机中,机翼结构的往复运动模拟活鸟的拍打翅膀,产生推力和升力。
螺旋桨的差异会极大地改变飞行特性,即使飞机的其他部分没有变化。螺距或长度的变化可以调整推力,但也会调整对动力装置的负荷。如果螺旋桨以相同的速度旋转,具有更多叶片的螺旋桨会产生更大的推力。
螺旋桨选择的一些提示
- 如果飞机在起飞或降落时机罩靠近地面(短或没有起落架),可以使用更短的、更多叶片的螺旋桨替换更长的螺旋桨,并提供相同的推力。
- 螺旋桨移动的空气越多,产生的推力就越大。具有更陡的螺距和/或更宽的叶片的螺旋桨在相同速度下会排开更多的空气。每次旋转排开更多的空气,飞机对其相对重量的响应就越快。3D飞行器需要更多的空气排量来支撑飞机的重量。用于竞速的窄螺旋桨,具有高螺距,可以在高 RPM 下排开大量的空气,但每次旋转的排量可能不足以用于具有相同翼展的更高阻力的双翼机。
- 如果螺旋桨太长和/或太重,它会产生陀螺效应,抵消偏航和俯仰,使飞机反应性降低。少量的陀螺效应有利于稳定性,因此需要根据具体飞机进行确定。