螺旋槳的制作圖文教程


一、螺旋槳的一些基礎概念
當我們把螺旋槳看成是一個一面旋轉一面前進的機翼時,就能借助已知的空氣動力學常識,直觀地理解螺旋槳的基本工作原理。
1.槳距、動力槳距和幾何槳距
槳距:從廣義而言,可以理解為螺旋槳旋轉一周沿槳軸方向所通過的直線距離。習慣上螺旋槳70%半徑處的槳距值為“稱呼值”,它具有標示意義。
動力槳距(Hg):槳葉旋轉一周模型飛機所通過的距離(見圖1)。設計螺旋槳時首先要確定動力槳距值。
幾何槳距:(H):槳葉弦線迎角為零時,螺旋槳旋轉一周所前進的距離(也見圖1)。它體現了槳葉角的實際大小,是“看得見、摸得着”的實際參數。航模圖紙上一般都標出幾何槳距,是消制螺旋槳的主要依據。

2.動力槳距和幾何槳距的關系
由於螺旋槳工作在接近於有利迎角下,與零度迎角之間的角差的存在,因此動力槳距值必然小於幾何槳距值。幾何槳距和動力槳距的關系是:幾何槳距(H)= 1.1 ~ 1.3倍動力槳距(Hg)。也就是說,設計模型飛機時,動力槳距確定后,可以通過上述公式概略估算出螺旋槳的幾何槳距。
3.通常使用的螺旋槳是各段幾何槳距值相等的所謂等距槳。它的優點是設計、制作比較容易;缺點是工作效率劣於不等距槳。由於不等距槳各段的幾何槳距值和槳角均不一樣,盡管其效率高,但制作的難度大。故初學者從削等距槳起步較為穩妥。
4.槳葉角(β):槳葉角是指槳葉剖面弦線與旋轉平面之間的夾角。
5.幾何槳距和槳葉角的關系
幾何槳距和槳葉角直接關聯,是同一個問題的兩種表達方式。幾何槳距強調的是總體,槳葉角強調的是局部。就等距螺旋槳而言,槳葉角隨其在螺旋槳半徑方向上所處位置的不同而異;隨着由槳根到槳尖方向的逐漸位移,槳葉角漸漸有規律地減小。(圖2)

二.螺旋槳的外形特征
  螺旋槳外形特征的形成,是基本原理、使用要求和材料三個因素相統一的結果。信托這些特征在腦子里建立起螺旋槳的“思維模型”,會使實際操作有的放矢。
  1.槳葉的剖面
  由於槳葉弦長很小,剖面很薄,航模愛好者以往對螺旋槳剖面形狀的研究較少,大多根據粗略感覺和“兩個槳葉對稱”原則一帶而過。但為了追求高效率,有必要對螺旋槳剖面進行探討。
  螺旋槳工作效率最高和一段在60% ~ 80%半徑處。這一段一般為槳葉的最寬處,槳葉厚度約為弦長的12%。槳尖的弦長比較小,厚度約為10%。故靠近槳尖部分應注重減小阻力。槳根部分的線速度小,工作效率低,這部分槳葉剖面主要應服從保持強度和剛度的需要。圖3為螺旋槳的幾個典型剖面。圖4為槳葉最寬處我槳尖的剖面(筆者設計;坐標見表1、表2)。其最高點在35%弦長處。從理論上考慮,最高點應在25%左右為佳;而從工藝上看,最高點太靠前可能使槳葉中段的最大垂直厚度超過槳根厚度,形成凸起,使槳的外形不合理。35%是綜合權衡的結果。

  2.槳葉角的變化規律決定了槳葉呈一扭曲的片狀:下弧表面大部分為一次曲面;上弧大部分為二次曲面。槳轂上下弧和槳尖端面為平面(圖5)。

  3.為了結構強度的合理化,槳根處的剖面最厚,隨着向槳尖處位移而逐漸減薄。把握住槳根處上弧最高點線和下弧靠近槳根處后緣線的位置和走向(見圖5)是關鍵。上弧最高點線太靠前會使槳根截面積減少,削弱強度;下弧后緣線靠后,不但降低了槳根強度,還使槳根處的槳距不能達到(小於)設計值。這兩條線如划得合理,就基本能肖槳進出現“思圓行方”式的紕漏。

三.削制螺旋槳的主要步驟
  制作螺旋槳的木材用樺木、櫸木、色木或柞木等;其中最常用的是樺木。
  1.通過作圖法(圖6)求出前緣最大高度后加上約2毫米即為槳木厚度。這個螺旋槳的槳木是8×22×200(毫米)樺木。木材的紋理要順直,把較平整的一面作為下弧,並在平整的工作台上鋪一細砂紙進一步磨平作為基准面。

  2.在鑽台上用直徑Φ5的鑽頭在槳木上弧中心點打孔(圖7 - 1)。做一划中心線的輔助工具(圖8),把它穿在已穿過槳木中心孔的5mm鑽頭柄上,緊貼槳木上弧。用大頭釘穿過兩端的小孔在槳木上扎兩個小記號(圖7 – 2);再借助記號划出中心線(圖7 – 3)。

  3.依照正面樣板,在槳木上弧畫出槳的正面(俯視)投影(圖7 – 4)。為了做到螺旋槳完成后兩個槳葉長度完全相等,最好在槳在之外另延長5毫米;待槳削好,塗敷塗料前重新用正面樣板在下弧划上端面線,用手工鋸沿線截斷;再仔細把截面磨齊(插圖中未畫出這一步驟)。
  4.把划好線的槳木夾在台鉗上,用手工鋸沿線的外沿(距離盡量小)概略鋸出槳的俯視投影輪廓;再用細木銼和鋼銼進一步加工修整;最后用覆上細沙紙的砂紙板打磨到位,槳的正投影即完成(圖7 – 5)。應仔細檢查、切實做到兩個槳葉投影面積完全一致,且所有邊緣面和基准面垂直。
  5.在下弧划出靠近槳根部分的后緣線;在側面概略划出前緣線(圖7 – 6)。
  6.用手工鋸在下弧面上鋸出開口,用扁鏟粗略地鏟去就去除的部分;用細木銼修整后,用槳距規對槳葉角進行測量、修正(圖9);待接近設計值時,改用鋼銼和砂紙板對槳葉角進行細加工,直到符合設計值。槳距規可以參照圖10用有機玻璃自制。圖7 – 7為槳葉下弧的保留部分和去除部分。
  7.畫出上弧靠近槳根處的最高點線。
  8.切削上弧:先用刻刀切削;最后的細加工過程與加工下弧的辦法相同。(圖7 – 7)
  隨着加工進程形成新外形的同時,木材的內應力會隨之發生一些變化,應注意檢查和細修槳葉角。
  最后修出前緣外形。槳根處的前緣比較肥厚,具體處理辦法是把這一處的下弧向上修圓滑,以減少阻力(參考圖3、圖5)。槳的后緣不能尖利,應保留0.2毫米厚度,以防撥螺旋槳啟動發動機時划傷手指。
  上述8個步驟僅是按部就班的過程,還須對具體環節細化思考,周到處理。例如,有些加工程序可在兩個槳葉上交替同步進行,既可防備萬一失誤而使前期更多工作量付之東流,也可減少已完成部分出現一些后期變化等。
削好螺旋槳的關鍵在細節。“細節決定成敗”;“細節之處見真章”。這兩句話可作為完成上述8個步驟后的總結。

四.檢查靜平衡
  通常,航空模型螺旋槳的工作轉速范圍在5000~20000轉/分,對動平衡要求高。而靜平衡是動平衡的基礎條件。假如螺旋槳的兩個槳葉從材料的質量到槳葉角、外形完全相同,實現動力平衡應順理成章。問題是,這一基礎條件並非輕易能具備。我們能做到的是盡量使兩個槳葉任意一處的剖面相互對稱;盡力實現靜平衡。
  螺旋槳靜平衡程度如何,可通過自制的平衡檢查架檢查(圖11)。理想的靜平衡狀態是:螺旋槳無論處於價格體系角度均能自行靜止;如果某一槳葉靜止時的位置總是“下沉”,即應找出這個槳葉與另一槳葉的差異,並且進行修正、再試,直到合格。

五.塗敷塗料
  塗敷塗料前,應分別在兩個槳葉的適當位置,用黑色簽字筆清晰地寫上槳的參數(D=200、H=120)作為備忘。日后螺旋槳損壞時,可根據殘骸上留下的參數制作。
  塗敷塗料應選擇在晴朗干燥的天氣下進行。
  先用軟布擦去螺旋槳表面殘留的木屑、塵埃等;再刷上幾遍透布油(不要把螺旋槳孔和槳尖端面遺漏)。透布油完全干燥后,把少許“502”膠液,用事准備好的白色綢布薄而均勻地迅速塗敷在螺旋槳表面上。為便於手持,先塗敷大半部分,干后再塗敷其余部分。“502”膠屬速干型粘合劑,這一工序應一次性快速完成,不能反復塗抹,以免把表面拉毛而使之推動光澤。
  削好的螺旋槳要在試車台上作試運轉。當發動機以各種轉速運轉時,從側面看上去,在槳尖處應始終呈現出一個清晰的“圓環”。如出現“雙環”現象或顫動,表明存在缺陷。有缺陷的螺旋槳應立即檢查修正,禁止勉強使用。
  削制幾根同樣參數的螺旋槳,就做到槳葉角、外形和重量一致,使它們有互換性。
  至此,我們就可以把自己精工細作、如同工藝品般的螺旋槳安裝在心愛的模型上了。新螺旋槳既能為模型增力,又可為模型增色,很成功(圖12)!

表1 LXJ-10%(螺旋槳槳尖剖面)
X        0        0.2        0.4        0.6        0.8        1.25        2.5        5        7.5        10        15
Y上        1.89        2.73        3.05        3.25        3.40        3.72        4.49        5.64        6.49        7.19        8.31
Y下        1.89        1.04        0.73        0.51        0.34        0.11        0        0        0        0        0
X        20        25        30        35        40        50        60        70        80        90        100
Y上        9.10        9.61        9.90        10.00        9.86        8.69        7.28        5.89        4.46        3.00        1.50
Y下        0        0        0        0        0        0        0        0        0        0        0

表2 LXJ-12%(螺旋槳中段剖面)
X        0        0.2        0.4        0.6        0.8        1.25        2.5        5        7.5        10        15
Y上        2.00        2.87        3.17        3.43        3.60        3.90        4.73        6.23        7.47        8.49        10.02
Y下        2.00        1.13        0.80        0.57        0.40        0.15        0        0        0        0        0
X        20        25        30        35        40        50        60        70        80        90        100
Y上        11.02        11.60        11.90        12.00        11.90        10.80        9.07        7.24        5.37        3.45        1.50
Y下        0        0        0        0        0        0        0        0        0        0        0



免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM