旋翼与螺旋桨的“异同”

螺旋桨是一种旋转式推进器，可以通过涡轮螺旋桨发动机产生推力或拉力。与固定翼飞机上的螺旋桨只产生推力或拉力不同，一些小型无人机、直升机上用的旋翼主要靠旋转来产生升力。螺旋桨和旋翼除了应用的领域不同，还有哪些差异？

螺旋桨和旋翼都是航空器上重要的动力部件，螺旋桨主要用于大型无人机和一些固定翼飞机，旋翼多用于直升机和小型无人机。在外观及尺寸上，螺旋桨和旋翼有明显的不同。由于固定翼飞机飞行速度很快，螺旋桨桨尖处的旋转速度非常高，且螺旋桨桨叶尺寸越大，旋转速度越高，这使得桨尖处的速度极易突破声速。一旦桨尖处旋转速度超声速，螺旋桨的旋转阻力就会大大增加，并产生强烈的噪声。因此，固定翼飞机的螺旋桨桨叶尺寸往往不会做得太长。与螺旋桨不同，旋翼为了提高升力，桨叶叶片相对较长。

旋翼直升机（图源《知识就是力量》杂志）

固定翼飞机的螺旋桨做不了太长，其直径（指桨叶转动所形成的圆的直径，双叶桨的直径正好是两个桨叶尖之间的距离）一般在5米以下，与之相比，直升机的旋翼尺寸则要大得多。轻型直升机旋翼直径达几米，中型直升机可达十几米，更大一些的直升机旋翼直径甚至达30米以上。除了尺寸上的差异，由于工作原理和应用场景不同，螺旋桨与旋翼的外形也存在较大差别。螺旋桨叶片通常较短、叶面较宽，直升机旋翼因运动模式比螺旋桨更复杂，叶片宽度受限，所以只能通过增加长度来提高升力，叶片呈长条状。

固定翼螺旋桨飞机（图源《知识就是力量》杂志）

螺旋桨旋转时，叶片通过推动空气获得反作用力，可以将发动机输出的动能转化为飞机的推力或拉力。直升机旋翼的桨叶截面与固定翼飞机的机翼截面类似，旋转时翼面上下两侧产生气压差，为直升机提供升力。

固定翼飞机的螺旋桨桨叶硬度较高，主要克服前进阻力（图源《知识就是力量》杂志）

作为飞机推力或拉力的产生部件，一般螺旋桨的横截面都采用类似机翼的翼型。在桨叶转动的过程中，根据伯努利定理，桨叶前方气流流速大，压强相对桨叶后方较小，利用压力差，就可以给飞机提供向前的拉力。飞机诞生以来，机翼的翼型不断更替，能适用于螺旋桨的翼型也不断增加。

一般来说，大部分的固定翼飞机螺旋桨不会像直升机旋翼桨叶那样，从桨尖到桨根都采用同一种低速翼型，而是在速度较高的桨尖位置选择较薄的高速翼型，在桨根处采用较厚的低速翼型，以减小阻力系统对发动机的负担，进而提高转速。如果桨根和桨尖处的翼型一致，很可能会使螺旋桨转动时的阻力成倍增长，降低转速。

直升机的旋翼桨叶为细长柔性结构，主要克服气压差

（图源《知识就是力量》杂志）

螺旋桨飞机通过发动机做功驱动螺旋桨，靠螺旋桨旋转产生推力推动飞机向前运动，靠飞机的机翼产生升力升空。直升机主要通过旋翼产生的升力升空，并通过调整尾部螺旋桨的螺距来抵消旋翼产生的不同转速下的反作用力，进而推动机身向不同方向运动。两者一个用来产生推力，一个用来产生向上的升力，工作原理完全不同，所以直升机的旋翼不能称为螺旋桨。

固定翼飞机的螺旋桨桨叶不是平的，具有一定的扭转角度（图源《知识就是力量》杂志）

通常安装于飞机头部的螺旋桨为拉力式螺旋桨，安装于飞机尾部的螺旋桨为推力式螺旋桨。此外，还有些固定翼飞机二者皆有安装。如果要提高螺旋桨的推力或拉力，增加螺旋桨的桨叶数量是办法之一。一架飞机上螺旋桨的桨叶数量是根据发动机的功率而定的，小型飞机通常使用两个叶片的螺旋桨；大型飞机上使用多台发动机，每台装有3个叶片以上的螺旋桨。

 小型飞机常使用两个叶片的螺旋桨（图源《知识就是力量》杂志）

螺旋桨和旋翼虽然都是旋转动力源，但由于旋翼要考虑扭转、变距、挥舞、摆振等复杂受载情况，现实中设计难度相比螺旋桨要更高。