螺旋槳與旋翼的區(qū)別就像是蝌蚪和青蛙的區(qū)別。本質(zhì)上是同一個(gè)東西，只是因?yàn)槭褂铆h(huán)境和尺寸不一樣帶來(lái)了很多差異。要是再?gòu)V義擴(kuò)展一點(diǎn)，連大風(fēng)車(chē)也可以跟他們劃為一類。
風(fēng)車(chē)：？？？怎么還有我的事
本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，螺旋槳與旋翼都是通過(guò)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生力的部件，但因?yàn)槁菪龢Ｓ糜诠潭ㄒ盹w機(jī)，旋翼常用于直升機(jī)、四旋翼，所以兩者專注點(diǎn)不一樣，最終發(fā)展得不太一樣。旋翼和螺旋槳主要有兩點(diǎn)不同：
入流速度不同
入流速度指垂直于螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面的來(lái)流速度。對(duì)于固定翼飛機(jī)的螺旋槳來(lái)說(shuō)，入流速度也就是飛機(jī)飛行的速度，從0到700km/h不等，這時(shí)候的螺旋槳拉力也稱為動(dòng)拉力。對(duì)直升機(jī)、四旋翼來(lái)說(shuō)，因?yàn)榇祟愶w行器飛行方向基本在螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)，且前飛速度不高，其入流速度很小，接近于0，這時(shí)候的螺旋槳拉力也稱靜拉力。后面具體會(huì)說(shuō)到同一個(gè)螺旋槳的靜拉力要比動(dòng)拉力大不少。
固定翼飛機(jī)本身飛得就很快，而螺旋槳槳尖處的旋轉(zhuǎn)線速度也很快，且半徑越大旋轉(zhuǎn)線速度越快。在槳尖處，這兩個(gè)速度疊加起來(lái)，分分鐘破音速。但是槳尖超音速會(huì)帶來(lái)很大的旋轉(zhuǎn)阻力和噪音，所以固定翼飛機(jī)的螺旋槳的直徑一般是按照槳尖不超音速的長(zhǎng)度來(lái)設(shè)計(jì)的，做不了很長(zhǎng)。推力要實(shí)在不夠就加槳葉數(shù)、再不行加發(fā)動(dòng)機(jī)、再不行每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)裝兩個(gè)螺旋槳。。。
安70：嗯？誰(shuí)在說(shuō)我？
尺寸不同
上面也說(shuō)了固定翼飛機(jī)螺旋槳做不了很長(zhǎng)，一般固定翼飛機(jī)的螺旋槳直徑大概在5米以下（運(yùn)輸機(jī)C130是4.6米，戰(zhàn)斗機(jī)P47是3.65米）。而直升機(jī)的旋翼尺寸很大，輕型的羅賓遜R-22已經(jīng)達(dá)到了7.67米，直8為18.9米，米26達(dá)到了32米。
看看米26的旋翼有多大，挖掘機(jī)在它面前就像是玩具
超長(zhǎng)的尺寸導(dǎo)致直升機(jī)的旋翼表現(xiàn)為柔性，所以直升機(jī)飛行時(shí)需要考慮旋翼的扭轉(zhuǎn)、變距、揮舞、擺振，復(fù)雜程度和難度遠(yuǎn)超過(guò)固定翼飛機(jī)的螺旋槳。
這個(gè)圖非常好，包含了直升機(jī)旋翼的基本運(yùn)動(dòng)：變總距、俯仰和滾轉(zhuǎn)控制
繼續(xù)拿上圖來(lái)說(shuō)，從俯視圖來(lái)看旋翼為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)直升機(jī)向前飛行時(shí)，右半圓的旋翼與氣流的合成速度將會(huì)大于左半圓的合成速度，所以右半圓升力要高于左半圓，同一片旋翼轉(zhuǎn)到左半圓時(shí)處于低位，轉(zhuǎn)到右半圓時(shí)因升力增大又提升到高位，這片旋翼的高度是在周期地變化的，這種旋翼上下沉浮的運(yùn)動(dòng)稱為揮舞。可以通過(guò)揮舞鉸讓旋翼有一定幅度的揮舞空間來(lái)削弱揮舞的不良影響，但是這樣揮舞運(yùn)動(dòng)又帶來(lái)新的問(wèn)題。旋翼向上揮舞時(shí)，其重心離轉(zhuǎn)軸更近，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)旋翼加速旋轉(zhuǎn)，而恢復(fù)原位時(shí)，重心離轉(zhuǎn)軸更遠(yuǎn)，又會(huì)導(dǎo)致整個(gè)旋翼減速旋轉(zhuǎn)。最后體現(xiàn)為旋翼在旋轉(zhuǎn)切向的前后變形和移位，稱為擺振，一般也是增加擺振鉸使其有一定擺振幅度。
固定翼的螺旋槳因?yàn)槌叽缧 偠葔颍疃鄷?huì)為了適應(yīng)不同飛行速度加裝變距機(jī)構(gòu)。而目前市面上的四旋翼的旋翼應(yīng)該算是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的了。
固定翼飛機(jī)的螺旋槳，剛性好而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
詳細(xì)分類一下廣義上的螺旋槳
簡(jiǎn)化的螺旋槳截面分析，沒(méi)有考慮下洗流影響
如上圖所示，入流速度V和截面處旋轉(zhuǎn)線速度2nrπ決定了氣流的合成方向（此處沒(méi)有考慮氣流下洗帶來(lái)的小量影響），確定下當(dāng)前截面的安裝角（或螺距）的話，就可以得到截面的迎角α，進(jìn)而計(jì)算出截面產(chǎn)生的拉力和旋轉(zhuǎn)阻力。所以對(duì)定距螺旋槳來(lái)說(shuō)，入流速度和旋轉(zhuǎn)線速度決定了螺旋槳的工作狀態(tài)，大家把入流速度與旋轉(zhuǎn)線速度的比稱為前進(jìn)比λ
顯然旋轉(zhuǎn)線速度相同時(shí)，入流速度越大，前進(jìn)比越大。
下圖顯示了螺旋槳各參數(shù)隨前進(jìn)比的變化情況，也可以通過(guò)這張圖對(duì)不同種類的螺旋槳進(jìn)行劃分。
螺旋槳特性圖
圖中橫軸 λ 為前進(jìn)比，三個(gè)縱軸分別是 η 為輸出效率，Cf 為拉力系數(shù)，Cp 為功率系數(shù)
以下討論基于轉(zhuǎn)速不變的定距螺旋槳：
當(dāng)螺旋槳在A前進(jìn)比工作。入流速度為0，直升機(jī)和四旋翼的旋翼多是工作在此處。此時(shí)螺旋槳拉力為最大值，此點(diǎn)以后隨著入流速度的增大，拉力會(huì)持續(xù)下降。
當(dāng)螺旋槳在B前進(jìn)比工作。此時(shí)螺旋槳輸出效率最高，有合適的入流速度，固定翼飛機(jī)的螺旋槳就在此點(diǎn)附近運(yùn)行。如果因飛機(jī)速度變化偏離了B點(diǎn)，可以使用變槳距和改變轉(zhuǎn)速的辦法使螺旋槳保持高效率輸出。
當(dāng)螺旋槳在C前進(jìn)比工作。螺旋槳既不產(chǎn)生拉力，也不產(chǎn)生阻力。滑翔機(jī)可以將螺旋槳設(shè)置在這點(diǎn)工作，靠自身氣動(dòng)力滑翔。
當(dāng)螺旋槳在C~D區(qū)間前進(jìn)比工作。此時(shí) Cf 為負(fù)，螺旋槳產(chǎn)生阻力，但 Cp 為正，所以還需要發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力以驅(qū)動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)。在縮短著陸滑跑距離、飛機(jī)俯沖等環(huán)節(jié)中都可以使用這一狀態(tài)。
當(dāng)螺旋槳在D點(diǎn)及更大前進(jìn)比工作。此時(shí) Cp 為0或負(fù)值，說(shuō)明螺旋槳旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力不來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)而是由氣流吹動(dòng)，甚至還能反過(guò)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。常見(jiàn)的風(fēng)車(chē)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)就是處于這個(gè)狀態(tài)。對(duì)飛機(jī)來(lái)說(shuō)，這個(gè)狀態(tài)對(duì)于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)后螺旋槳帶來(lái)的阻力也相當(dāng)重要。
可以看到螺旋槳各有其工作區(qū)間，一個(gè)直升機(jī)旋翼能產(chǎn)生40噸的拉力，但不是裝到固定翼機(jī)頭上也能在飛行中產(chǎn)生這么大拉力，因?yàn)殪o拉力比動(dòng)拉力大不少，入流速度越大，拉力就會(huì)越低。當(dāng)然這里得說(shuō)一說(shuō)V-22“魚(yú)鷹”，他為螺旋槳設(shè)計(jì)了寬泛的工作區(qū)間，使得可以在其垂直起降和固定翼模式飛行時(shí)都能獲得較好的性能（但肯定比不上專為同一種模式設(shè)計(jì)的螺旋槳）
在這個(gè)噸位的直升機(jī)里，沒(méi)見(jiàn)過(guò)旋翼這么小的
在這個(gè)噸位的固定翼飛機(jī)里，沒(méi)見(jiàn)過(guò)螺旋槳這么大的
“魚(yú)鷹”可以通過(guò)傾轉(zhuǎn)旋翼實(shí)現(xiàn)直升機(jī)模式和固定翼模式的轉(zhuǎn)換，采用這樣的方案算是在直升機(jī)和固定翼中間補(bǔ)了個(gè)空缺。在軍用運(yùn)輸領(lǐng)域，直升機(jī)少有比“魚(yú)鷹”飛得快而且比“魚(yú)鷹”裝的多的，固定翼運(yùn)輸機(jī)又少有像“魚(yú)鷹”這樣能短距/垂直起降的，其螺旋槳設(shè)計(jì)和螺旋槳工作狀態(tài)控制顯然是其重點(diǎn)之一，這也說(shuō)明了螺旋槳和旋翼在特殊設(shè)計(jì)下也是可以轉(zhuǎn)換的，兩者沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。
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