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[自由之鹰] il2中的桨距,我终于弄明白了!希望大家花点时间仔细看看全贴

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发表于 2008-8-27 17:09:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
参考了DOF,54绿心联队的部分资料,并修改整理,不能对原作者一一说明,在这里对此表示感谢


增加一个开头语:因为是讲桨距,我们先说一下桨距的概念和意义,桨距浅显的说我们可以直接理解他为桨叶迎风角(当然这是不对的,二者是正比对应关系)他和桨叶载荷,发动机载荷成正比关系,和发动机转速成反比关系,可变桨距的产生是因为飞机速度的提升,早期的飞机都是定桨距发动机,问题是当飞机的速度增加的一定地步的时候,桨叶对空气的相对拉力就会减少,在恒定功率的情况下,发动机转速就会大大增加,导致大量能量损耗在机械摩擦上,甚至导致发动机损坏,这时候的办法就是增大桨距即桨叶迎风角,使桨叶阻力变大,进而相对拉力变大,使发动机转速降低,起到保护发动机,有效利用发动机功率的作用.


今天看了一下午的资料,终于明白了IL2所谓桨距这个东东的意思,以前一直不明白是因为以前别人给我说的,自己理解的都是完全错误方向的,我先把几个误区指出来:

首先,IL2里可以调节的prop-pitch的意义,对绝大多数飞机来说(所有可调的英,美,苏,日机和少部分徳机比如190A系列),是控制引擎转速而不是桨距,他们的桨距是根据发动机转速自动调节的,对部分徳机,可控的prop-pitch则是控制桨距大小,造成这种区别的原因是因为两种体系下飞机用的螺旋桨桨距控制方式不同,区别如下:


二战期间主要有这么几种螺旋桨,IL2中也都有:

1. fixed propeller,定距桨,这个我就不多说了,TB3这种老式飞机有使用。

2. variable pitch propeller, 手动变距桨,代表机种是109E(补充,4.08版的全系列109全部为自动/手动变桨,至今未发现完全手动变桨距的飞机)。特点是prop-pitch设定的是桨距,一旦你(手动)设定了桨距,桨距就不动了(桨距仪表为证)!然后你加油门,转速增加,反之亦然,速度增加(比如俯冲),转速增加,反之亦然,这种飞机要好好伺候!因为你必须知道什么速度下用什么转速配什么桨距,简直是噩梦!


    这一种的亚种是“带自动控制系统的手动变速桨”,代表机种是109全系列(除了E型)和190D9,他们本质就是“定距变速桨”,不过有自动控制发动机转速和桨距的控制仪,所以控制起来最轻松!只要管油门!油门大了,自动控制系统就知道你要加速,然后就会增加发动机转速,同时会控制桨距,不让桨距太大降低转速,也不让桨距太小把发动机拉坏。飞行员的负担最小,只要知道大油门加速,小油门减速就可以了,比盟军飞机更简单!比如要飞机用经济巡航速度飞行,dora的飞行员只要知道,68%油门是经济速度,然后就可以了,盟军还要知道该飞机的经济巡航油门和经济巡航转速两个数值,然后先设定转速(prop pitch),再设定油门。

3. constant speed propeller,恒速变距螺旋桨,二战中绝大多数飞机使用(美,英,苏,日全部飞机还有德国的190A系列),恒速的意思是手动设置恒定转速,变距是飞机根据转速自动变动桨距,特点是,IL2里选定的prop-pitch其实是在设定引擎转速,桨距为保持转速根据速度,扭矩自动调节,一旦选定了转速(比如prop-pitch选定了80%),发动机就一定是一定的对应转速(比如说80%pitch对应2500转),这时候,无论你速度如何,转速都基本不变,当然,受速度影响有小波动,甚至(这里是重点!)当你变化油门时都不变!比如80%pitch,2500转,稳定后,你加油门到110,或者减到40,转速都不变!!!当然,你收光油门到10%甚至0%,转速还是下来的(实在没动力了)。大家可以用P47做次项测试,那么这是怎么做到的呢?!FW190A系列告诉了我们,这种飞机是il2里唯一一种用“恒速变距桨”但同时舱内又有桨距显示的飞机!大家可以看到,飞机速度增加时,桨距自动(注意了,是自动变距!!!)的去增大,以维持转速不变,反之亦然,而加油门时,发动机扭矩增大,桨距也会自动增大以稳定转速,反之亦然。这才是真正的“恒速变距螺旋桨”!恒速的转速是用0%~100%prop pitch来设定的,飞行员用桨距控制来设定需要的引擎转速(这个提法已经被被官方证实),而螺旋桨反馈控制器(governor)来自动保持引擎的转速(the pilot uses the Prop Control to set his desired engine RPM, while the propeller governor attempts to maintain the set RPM.)

4. Aeromechanical Screw,空气动力螺旋桨,这种螺旋桨会根据空气动力和螺旋桨惯性来自动保持螺旋桨的桨叶迎角,这种桨不需要飞行员控制。(This type of airscrew balances aero-dynamical forces and propeller inertia to maintain optimal blade incidence. It requires no input from the pilot.!!!)手册没说什么飞机装了这种东西,但是我从现象来看,似乎就是变距桨加上109G/K上面的自动控制系统。

这些说明是根据史实写的,在游戏中的表现也是如此。盟军飞机都没有桨距仪表,因为恒速桨根本不用也不能设定桨距,飞行员只能用桨距调节手柄来设定他想要的引擎转速(RPM)。一旦设定好了一定转速,在一般范围内,无论你速度有什么变化(比如俯冲)还是引擎油门有什么变化(加到110%,或者减到40%),自动桨距控制系统都会根据情况来调整桨叶迎角来稳定转速在既定范围内。


由此可知,对大多数飞机,桨距是自动调节的,我们要调节的就是引擎转速,而调节的目的主要是为了巡航时减少无用功的积累,因为飞机在高速下,较高的发动机转速已经没有意义,反而消耗能量成为热能,损害结构,所以只要记住飞机巡航时不同速度段的油门及其对应的prop-pitch即可,而作战时因为速度损耗块,要求静推力较大,把prop-pitch设为自动或100%即可,当然,防止在高速俯冲时引起引擎转速的增加量超过自控范围,适当减少prop-pitch是应该的

好了,再次对于要手动设置桨距的飞机,那么先了解一下桨距的意义:

飞机在稳定飞行过程中,螺旋桨旋转一周180度,轴向所前进的距离

当然,这个定义对我们意义不大,经过证明我们可以得到

桨距变大-桨叶迎角变大-迎风面变大-桨叶载荷增大-发动机载荷增大-对应是相同状态下引擎转速降低-静拉力(无速度时候的拉力)降低-但是在对应速度以上相对拉力增大。

这样我们就可以明确的知道,桨距的调节,要和飞机的速度,发动机的转速相匹配的,单独的讨论桨距是没有意义的,举一个简单的例子,同样使用大桨距,会导致飞机引擎转速降低,对于地面上的飞机,会导致静拉力不足,飞不起来,而在高速飞行的飞机,却因为发动机转速的降低,提供的更大的有用功率而飞的更快。所以对于手动调桨距飞机,我们必须要有一张速度-转速-桨距对应表,才能发挥出他的理想性能。

那我们平时的误区是啥,IL2里的prop-pitch在对应桨距时候,100%是最低桨距(对应最大发动机转速),0%才是最大桨距,所以我们要增加桨距的时候,我们要做的是减少prop-pitch

综上所述,IL2里prop-pitch调节,要参照的就是当前飞机速度,目的不是为了增大发动机输出功率,而是为了减少无用功的输出,提高经济性和发动机寿命,而大部分徳机装有自动调节系统,而且根据大多数人例证,自动调节的比人工调节的精确,所以大家不要一味再追求作战时利用桨距调节搞出加力效果了,以前很多人这么干是因为IL2存在高速时低桨距超高转速发动机却不过热的BUG,可是大家想想,飞机从定桨到变桨的发展目的就是为了防止高速时发动机转速过快,损伤发动机,利用减速而发明的可变桨距却被用来增加发动机转速,这个...这个......


如果大家还想详细的理解,请看看下面的资料,看看能不能获得新的见解

[ 本帖最后由 FreeFly=[SVAF]= 于 2008-8-27 21:12 编辑 ]
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 楼主| 发表于 2008-8-27 18:05:54 | 显示全部楼层

下面发上整理用的资料

资料一:解釋: 桨距、油气混合比MIX (作者:帝国之鹰,绿心联队)

原帖地址:http://jackly.cpgl.net/bbs/showthread.php?t=4854

首先要弄清楚螺旋桨的桨叶迎角构造。

从桨根到桨尖,桨叶迎角、浆的宽度(面积)、以及截面。并不是都是一个角度,这个很好理解,因为作圆周运动的螺旋桨,根部和尖部速度不相同,如果设计为同迎角,同宽度,则越往外测部分,产生的拉力越大,这样会造成桨叶弯曲,外部桨尖会向前弯,整个桨叶旋转面形成了前倾的锥形,因为他的桨尖拉力太大了啊,根部拉力小,这样材料承受力有限,必定会导致金属疲劳,断裂。所以,为了保证旋转拉力面的平衡,减小外测迎角和面积,同时再增大根部的迎角和面积,两者趋于协调。

注意根部和尖部的角度差别,其实桨叶是“扭曲”的!

上传的图像




接下来再说为什么设置桨距变速机构。
桨距调整机构位于桨毂部分,就是我们所说的桨根,用来连接桨叶,同时内部有操纵机构来调整桨叶的迎角。但下面图中这个是定距桨,桨毂固定,没有变距机构,变距液压油储罐。



下面这个图中显示的是变距桨,桨根有变距机构,前面的圆拄形整流罩一样的突出物就是变距液压油储罐。可不是什么整流用的。这一点不要搞错哦。


桨距类似于螺纹的螺距,拿螺母来看,螺纹有宽有细,螺纹的螺距是指:螺纹上一点,按照纹路向前旋转一圈180度,在轴向上所前进的距离。是长度单位!简单的来看螺旋桨的螺距,在空气中,飞机匀速运动时,螺旋桨处于稳定旋转状态,螺距就是;螺旋桨旋转一周180度,轴向所前进的距离。是长度单位!别急,还没说完。


由于螺旋桨的螺距是和桨叶迎角对应的,虽然桨叶上每一部分的迎角不同,但是我们可以把他化为一个!“等效迎角”,像均匀的螺纹一样,角度越大,就像螺纹越疏远,旋转一圈前进的距离越长,角度越小,就像螺纹越紧密,旋转一圈前进的距离越短。于是,角度和桨距的关系就初现端倪了。






由于螺旋桨在旋转过程中,桨尖的速度最大,随着发动机技术的不断进步,马力越来越大,转速越来越高,普通的木质手工制作的桨已经不能满足要求。


于是后来开发了只在地面可以调整的非自动变距桨。桨毂HUB部分在空中不能控制变距,是事先在地面设置好的。这种只是一个过渡形式。

再往后发展才出现了手动、自动变距桨。(桨尖一般涂上醒目的黄色红色等色带,以便于警示地面人员不可靠进,旋转起来很明显的)


如果不能变距的话,随着发动机马力的增大,动力输出经过减速机构减速后带动螺旋桨转动,这个速度还是很大的,桨尖肯定会到达音速,产生音障,来看下面的计算,86度迎角,转速2800转/分,那么桨尖速度就是0.942马赫,音障难易逾越。

上传的图像




有没有妥当的解决办法呢,既可以保证发动机输出功率全部转化为螺旋桨的拉力,又可以让螺旋桨不超速运转呢(减速齿轮箱承受力有限,发动机转速有限制)?

明眼人已经看到了,让迎角再增大就可以很好的解决了,由于桨叶迎角增大,相当于桨叶迎风面增大,阻力增大了,产生的升力(拉力)也增大了。在功率增加、转速升高的时候,桨叶迎角如果不变,那么他的旋转速度肯定增加,如果我们把他迎角增大,就相当于给发动机这个老牛增加了新的负荷,那些增加的功率可以让螺旋桨产生更多的拉力,而不是增加转速,白白的变为热能浪费掉。就是这个道理。

来看看这个桨叶变距机构的构成吧:

↑这是汉密尔顿公司设计的变距机构。是一个简单的示意图,有许多部件都舍去了。但是原理很明了,通过前部液压油的流动压差,推动了轴向滑动齿轮旋转(注意齿轮上斜向滑槽的设计),带动桨毂根部齿轮的旋转,于是桨叶就会旋转,桨叶迎角也就改变了。
↓这是一个结构剖视图,表示出了油泵使液压油流动,以及相关结构部件。


↓这是一种早期的调整杆开放式变距机构,双叶桨,桨毂头部的“作动机构”外露,但是也是通过液压油来带动斜向滑槽轴向运动的,进而带动桨叶旋转角度的。剖视图。

↓自动变距恒速桨是通过这个控制机构来实现的(我把它叫做“重锤甩动平衡器”直译)


这里不是我们讨论的重点,但是简单说一下,虽然是自动变距,但有些是可以设置的,比如还是这个汉密尔顿设计的这款螺旋桨,他有低速、常速、超速三种模式。通过液压油控制这个重锤甩动平衡器,可以使他工作在三种状态。每一种状态都有他的用途。在此不作多讲。


下面是他的立体剖视图

上传的图像



现在,摆在面前的就是一个关系问题了:

桨距和——桨叶转速、减速机构变速承受能力、发动机曲轴转速、发动机温度、减速机温度的关系!

由于发动机汽缸工作极限的限制,曲轴极限的限制,曲轴转速是需要加以控制的。怎么理解呢?
这么来说吧,假如一台发动机安装在试车台上发动运转,动力输出轴空载荷,就是什么都不装(车、船、飞机动力输出),运行时的转速和输出功率是不可能太大的,因为没有载荷,发动机就像一头蛮牛,没有了束缚,如果持续的加油门,他会越转越快,所做的功没有使用,全部转化为热能,接下来是什么?必定导致发动机超限,气缸内壁表面金属会因为极高的高温而软化,活塞剧烈往复运动时,边缘会把软了的金属撕扯开来,当然我是形象表达,不可能这么快的,这是微观的状态,随之缸壁会产生金属碎屑,进一步使气缸内壁粗糙,活塞夹杂着碎屑继续运动,加剧了撕扯,于是气缸报废,发动机转速下降,这就是我们所说的“拉缸事故”。

同理,如果桨距减小了,桨叶迎角变小,也就是前面形象的说迎风面减小,螺旋桨的载荷就小了,这时发动机载荷很小,不但发动机曲轴转速会升高,变速箱(减速机)里面的齿轮转速也会升高,这时最明显的特征就是发动机瞬间转速升高,剩余的功率转化为了热能(内能),发动机、减速机温度急剧升高,同时那种螺旋桨加速的声音是一种“啸叫”,发动机也在咆哮,啸叫咆哮过后就是拉缸了!

再同理,如果桨距增加了,桨叶迎角变大,迎风面变大,桨叶载荷增大,发动机载荷增大,这时就可以放心的增加油门,增加输出功率,使发动机来匹配这个负载,讲到这里应该明白了把:所以,发动机功率和当前载荷是匹配关系!桨距和减速机构、发动机转速、散热器散热也是匹配关系!不匹配,就不是高效率。这里所说的调整桨距和FB中调整桨距让109转速超速是不同的,前者是为了保持机械运动状态的协调,而后者是在搞小动作,钻空子。


(这下知道了把,那些“总想用桨距来提高自己的人”是多么愚蠢,由于以前FB版本中存在着这个桨距漏洞,完全不切合实际,以至于很多人都在利用它,这个漏洞的表现我就不说了。他能在不拉缸的情况下,提高螺旋桨的转速,使输出功率异想天开的多出来那么一部分,真是不可思议!)

再来一张更大的图,是以苏联的一款变距桨为例的,剖视图



结合P47的发动机,减速机,桨叶来看,P47桨根后部发动机前边的浅蓝色鼓包就是减速箱,他是包含了大量齿轮组,行星齿轮的减速器,他的减速能力时是设计好的,能力有限的,超速运转会导致类似于拉缸一样的“材料硬伤”;散热形式是星型气冷散热,原理看下面的图,需要桨根部把迎风面空出来,给减速器、发动机留出空气进口,所以这种桨根部的设计一般是细长的圆柱装,如果是BF109那样的液冷发动机,就不要这样考虑了,而且可以把机头设计出整流罩,使机身称流线型,桨根部也可以设计出很宽的桨叶面,来产生拉力,但是散热就要交给复杂的液冷散热器了,可靠性打了折扣。










接下来看,实际当中,怎么样来匹配调整桨距呢?(参考第一个帖子里的引用部分来看)

在减速器减速能力恒定的情况下,散热器散热能力恒定的情况下,发动机出力调整和桨距调整是可以变化的!

比如:高速飞行中,随着飞机速度的增加,螺旋桨产生的拉力会不断减小,怎么会这样呢?原因很简单,由于桨叶有一个向前进方向的速度了,桨叶的迎角相对来说在减小,桨叶的升力(所有桨叶升力总和等于螺旋桨的拉力)也减小,飞机的拉力随之变小,而飞机随着速度增加阻力增加,飞机的加速度减小。同时(重点在此!),由于桨叶的相对迎角减小,桨叶轴向旋转时的阻力减小,螺旋桨就开始加速(或者从能量守恒理论这样理解,发动机输出功率不变,而螺旋桨的拉力减小了,螺旋桨所做的功也减小了,那么多出来的功率呢?开始转化成发动机的热能,于是……),螺旋桨加速后,由于发动机输出轴和飞机桨毂通过减速齿轮箱刚性连接,发动机转速随之增加。这点举个例子,大家都知道电动马达如果在做功(比如在驱动模型船的螺旋桨)就没问题,但如果空转就很容易烧坏,为什么?就是空载荷和满载荷的差别!所以,为了不烧坏引擎,同时也为了增加螺旋桨拉力,需要增大桨叶的迎角,fine pitch开始向coarse pitch变化(100% ---> 0%)……

同理,飞机加速过程中,发动机出力恒定,也就是油门恒定时(假如100%把),桨距调大(注意:是从100%调到70%),也就是桨叶相对迎角增大,桨叶转速会减小,此时的拉力不是静拉力,而是相对拉力,发动机转速下降了,桨叶和发动机、减速箱达成了和谐匹配。

这里所说的调整桨距和FB中调整桨距让109转速超速是不同的,前者是为了保持机械运动状态的协调,而后者是在搞小动作,钻空子。

如果发动机油门较小20%时,这时调整桨距效用就不太明显了,但是因为发动机在小油门的状态下转速不高,可以减小桨距,让桨叶转速增加,发动机转速增加(控制在不超限的情况下),这种状态也是符合匹配关系的。只是效用不明显,不予过多讨论。

接下来还要说明一点,当发动机损坏停转时,螺旋桨如果不调整,会产生很大的阻力,像风车一样,于是就要“顺浆”,让桨叶迎角增大到顺浆位置,也就是桨叶转到同气流平行的位置,就像机翼在空气中没有迎角一样,让空气顺着流过,桨叶就不会再像风车一样被风吹着转了。游戏中可以设置顺浆按键,但前提是这种机型的桨距你能控制才行


再来看一张桨毂部分的实物图,已经部分解剖了,外面是流线型整流罩。
上传的图像
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 楼主| 发表于 2008-8-27 18:11:15 | 显示全部楼层
资料2 <<关于桨矩问题(建议置顶,著作权属于最初作者)!!!>> 作者DOF 来自DOF
原帖地址:http://bbs.dof.cn/index.php?showtopic=50392

最近在研究IL-2的桨矩。正巧在DOF上找到了关于桨矩的文章。个人觉得写的比较完整详细。只是比较零乱,内容也存在重复,不利于新人学习提高。现整理如下:(著作权属于最初作者 [:>] ,本人知识对个别内容在自身理解基础上加以调整)

一、 FB中的桨矩(prop pitch)
1. FB里面的0%pitch就是high pitch,也是英国人说的coarse pitch,意思是桨叶迎角大,100%pitch是low pitch,英国人叫fine pitch,意思是桨叶迎角小。
2. 螺旋桨桨叶相对于来流速度(来流速度是螺旋桨转速和飞行速度的矢量和)的“绝对”迎角应该是固定的,在这个“固定”的角度下,桨叶才能提供最大拉力(桨叶这时的升阻比最大,效率最高),比如静止时30度,速度500时也可以是30度。二战飞机的桨叶迎角一般是20~50度。
3. “使桨叶的绝对迎角达到设定值”是桨矩使用原则,而不是去得到稳定的最快发动机转速。在满油门情况下,活塞发动机有最佳有效功率输出转速。 因为功率=力矩×转速。小于这个转速,发动机不能提供足够大的力矩。而大于这个转速,都发热去了。调整浆距的目的除了改变桨叶迎角外,实际上也改变了螺旋桨的扭矩,从而也影响发动机的转速。在使桨叶迎角达到最佳值的时候,发动机也达到了最佳功率输出转速(由于空气动力学的关系,可能稍有差)。“发动机2800~3000转了,拉力就最大”不完全正确,应该是在这个转速下满油门拉力最大。如果小油门、小浆距、高速。同样可以保持高转速,这个时候几乎没拉力,差不多是风把螺旋桨吹转的,可能拉力还是负的。 在实际操作中,没有任何仪表或设备让你去判断浆叶的迎角。你只有通过转速表、浆距表来粗略判断。 在满油门下,通过转速就可以大致了解浆叶的迎角是否达到最佳值。

二、 各种飞机的桨矩
一般来说,螺旋桨分5种:
1、 定距桨:桨矩固定不变,不能在所有飞行状态下最高效率,TB3这种老式飞机使用。
2、 恒速变距螺旋桨:最先进的螺旋桨,大多数二战时代飞机使用,飞行员用桨距控制来设定需要的引擎转速,而螺旋桨反馈控制器(governor)来自动保持引擎的转速。选定的prop-pitch其实是在选定转速,一旦选定了转速(比如prop-pitch选定了80%),发动机就是一定的对应转速(比如说80%pitch对应2500转)。这时候,无论你速度如何,转速都基本不变。受速度影响有小波动,甚至(这里是重点!)当你变化油门时都不变!比如80%pitch,2500转,稳定后,你加油门到110,或者减到40,转速都不变。当然,你收光油门到10%甚至0%,转速还是下来的(实在没动力了)。大家可以用P47做次项测试,那么这是怎么做到的呢?!FW190A系列告诉了我们,这种飞机是FB里唯一用“恒速变距桨”但同时舱内又有桨距显示的飞机!大家可以看到,飞机速度增加时,桨距自动增大(自动变距),以维持转速不变,反之亦然。而加油门时,发动机扭矩增大,桨距也会自动增大以稳定转速,反之亦然。恒速的转速是用0%~100%prop pitch来设定的,而变距是自动的!盟军飞机都没有桨距仪表,因为恒速桨根本不用也不能设定桨距,飞行员只能用桨距调节手柄来设定他想要的引擎转速(RPM)。一旦设定好了一定转速,在一般范围内,无论你速度有什么变化(比如俯冲)还是引擎油门有什么变化(加到110%,或者减到40%),自动桨距控制系统都会根据情况来调整桨叶迎角来稳定转速在既定范围内。
3、 定距变速螺旋桨:代表机种是109E。特点是prop-pitch设定的是桨距,一旦你(手动)设定了桨距,桨距就不动了!然后你加油门,转速增加,反之亦然,速度增加(比如俯冲),转速增加,反之亦然。这种飞机要好好伺候!因为你必须知道什么速度下用什么转速配什么桨距,简直是噩梦!!!
4、 带自动控制系统的定距变速桨:代表机种是109全系列(除了Emil)和190D9,他们本质就是“定距变速桨”,不过有自动控制pitch的控制仪,所以控制起来最轻松!只要管油门!油门大了,自动控制系统就知道你要加速,然后就会增加发动机转速,同时会控制桨距,不让桨距太大降低转速,也不让桨距太小把发动机拉坏。飞行员的负担最小,只要知道大油门加速,小油门减速就可以了,比盟军飞机更简单!比如要飞机用经济巡航速度飞行,dora的飞行员只要知道,68%油门是经济速度,然后就可以了,盟军还要知道该飞机的经济巡航油门和经济巡航转速两个数值,然后先设定转速(prop pitch),再设定油门。
5、 空气动力螺旋桨:这种螺旋桨会根据空气动力和螺旋桨惯性来自动保持螺旋桨的桨叶迎角,这种桨不需要飞行员控制。手册没说什么飞机装了这种东西,但是我从现象来看,似乎就是变距桨加上109G/K上面的自动控制系统。

三、 恒速变矩螺旋桨的调节原理
恒速变矩螺旋桨的桨矩(桨叶迎角)是可调的,能更高效率的使用发动机动力。
节流阀调节杆是控制进气道歧管总压的,直接控制进入气缸的混合气的多少,是对发动机输出功率的直接控制。调油门杆可令转速表在很大范围内变化,但正确反映油门开度的是歧管总压表。
在一定的节流阀开度下,拉回螺旋桨桨矩调节杆可增大桨矩,令转速降低;推前螺旋桨桨矩调节杆,可减小桨矩,令转速升高。转速表读数的变化反映了桨矩的变化。螺旋桨高速转动时,其桨叶角应处于较小状态(杆推前);螺旋桨低速转动时,其桨叶角应处于较大状态(杆拉后),以提供更大拉力。
维持飞机低速飞行(如起飞时)所需的拉力较大,而维持飞机较高速飞行(如巡航时)所需的拉力小。正如我们骑自行车,开始车速慢时要很花力气去踩脚踏,但在车速加快后,花很小的力气就很小了。低速飞行(例如起飞)时,需要发动机提供最大动力,应先将螺旋桨转速调节杆推至最前,使桨叶角在最小位置,(这时桨叶的迎角小,则桨叶的空气阻力较小,因而螺旋桨转速增大),再将油门杆推前加大节流阀开度,这时螺旋桨转速最高,飞机动力系统产生的拉力最大。巡航时,先将油门杆收回一些令节流阀开度减小,再将螺旋桨转速调节杆收回一些以增大桨叶角,随着桨叶角的增加,桨叶空气阻力增大,螺旋桨转速减小,这时飞机动力系统产生的拉力较小。
油门杆与螺旋桨转速调节杆操作的先后顺序为:要增加发动机功率,先推螺旋桨桨矩调节杆增大螺旋桨转速(此时桨矩小),再推油门/节流阀调节杆增大歧管总压。要减小发动机功率,先收油门/节流阀调节杆以减小歧管总压,再收螺旋桨转速调节杆以降低螺旋桨转速(增大桨矩)。
不要让螺旋桨在大桨叶角时高速运转。正如当变速器挂在低档时,不要将汽车开得太快;当汽车车速高时,不要挂入低档。

四、 飞行中控制桨矩的方法
桨矩(prop pitch)就类似于汽车的档位,不但从使用规则上类似,从原理上也类似。以下是各种飞行状况的桨矩使用方法:
起飞时,prop pitch要用85%~100%的prop pitch,此时螺旋桨的迎角小(不是零度,大概30度多一点),能够提供最大的静拉力。所谓静拉力就是指飞机在静止时螺旋桨产生的拉力,所以100%pitch时,螺旋桨的迎角是一个精确调整过的值,调整的参照就是“能否提供最大的静推力”。
随着飞机速度的增加,螺旋桨产生的拉力不断减小。原因是桨叶的一个与前进方向相同的分速度使桨叶的绝对迎角减小,桨叶的升力(所有桨叶升力总和等于螺旋桨的拉力)也减小,飞机的拉力随之变小。而飞机随着速度增加阻力增加,飞机的加速度减小。同时由于桨叶的迎角减小,桨叶轴向旋转时的阻力减小,螺旋桨就开始加速(或者从能量守恒理论这样理解,发动机输出功率不变,而螺旋桨的拉力减小了,螺旋桨所做的功也减小了,那么多出来的功率呢?开始转化成发动机的热能,这个发热过程如果不加控制就会烧毁发动机),螺旋桨加速后,由于发动机输出轴和飞机桨盘刚性连接,发动机转速随之增加,和109K4 100%pitch引擎超速一个道理。为了不烧坏引擎,同时也为了增加螺旋桨拉力,需要增大桨叶的迎角,fine pitch开始向coarse pitch变化(100% ---> 0%)。

爬升时,要合理减小浆矩(百分比增大)。一般来说爬升过程中飞行速度减小,此时减小桨矩,能增加拉力,提高爬升能力。

巡航时,为了省油和保护发动机,应该将转速控制在最佳值,(每种战机不一样,BF-109系列的自动桨矩就是最佳巡航桨矩)。

俯冲时,要合理加大桨矩(百分比减小),以免高转速拉缸。特别是德系战机,一个俯冲就可能拉缸。
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 楼主| 发表于 2008-8-27 18:12:55 | 显示全部楼层
<<关于螺旋桨和桨距>>  作者和来历不明,应该是整理自DOF

关于螺旋桨和桨距
不是很懂:
=============================
关于prop pitch的原理,我这两天看了不少东西,明白了一点,说出来,希望大家指正:
1. FB里面的0%pitch就是high pitch,也是英国人说的coarse pitch,意思是桨叶迎角大,100%pitch是low pitch,英国人叫fine pitch,意思是桨叶迎角小。
2. 请不要过多考虑迎面气流对螺旋桨的冲击,由于气流过大产生的超速对于活塞式引擎来说不多见(涡喷倒是有,比如Mig25在2.8Mach以上会有涡轮不受控制的增速,直到发动机烧毁),不但真实生活中这种影响不大,在FB里影响也很小(甚至比真实的更小)。
3. 盟军飞机的螺旋桨和德国的不是一类。(这一点我已经去二战论坛求证了,那里都是极强的高人,很快会有答案)
4. prop pitch就类似于汽车的档位,不但从使用规则上类似,从原理上也类似。起飞时,prop pitch要用100%的,原理是这样的:fine pitch时迎角小(但绝对不是0度!),这个“小”迎角(其实也有大概30度超过吧)能够提供最大的静拉力,所谓静拉力就是指飞机在静止时螺旋桨产生的拉力,所以100%pitch时,螺旋桨的迎角是一个精确调整过的值,调整的参照就是“能否提供最大的静推力”。随着飞机速度的增加,螺旋桨产生的拉力不断减小,原因很简单,由于桨叶有一个向前进方向的速度了,就等于桨叶的迎角在减小,桨叶的升力(所有桨叶升力总和等于螺旋桨的拉力)也减小,飞机的拉力随之变小,而飞机随着速度增加阻力增加,飞机的加速度减小。同时(重点在此!),由于桨叶的迎角减小,桨叶轴向旋转时的阻力减小,螺旋桨就开始加速(或者从能量守恒理论这样理解,发动机输出功率不变,而螺旋桨的拉力减小了,螺旋桨所做的功也减小了,那么多出来的功率呢?开始转化成发动机的热能,于是……),螺旋桨加速后,由于发动机输出轴和飞机桨盘刚性连接,发动机转速随之增加。这点我举个例子,大家都知道电动马达如果在做功(比如在驱动模型船的螺旋桨)就没问题,但如果空转就很容易烧坏,为什么?和109K4 100%pitch引擎超速一个道理。所以,为了不烧坏引擎,同时也为了增加螺旋桨拉力,需要增大桨叶的迎角,fine pitch开始向coarse pitch变化(100% ---> 0%)……
5. 螺旋桨桨叶相对空气的“相对”迎角应该是固定的,比如静止时20度,速度600时50度,绝对迎角不同,但是相对当时空气的“相对”迎角都是固定的,在这个“固定”的角度下,桨叶才能提供最大拉力(桨叶这时的升阻比最大,效率最高)。使桨叶的相对迎角达到设定值才是真正的prop pitch使用原则!而不是去得到稳定的最快发动机转速(这一点我昨天回96帖子时已经说了,不是发动机2800~3000转了,拉力就最大)。
6. 二战飞机的桨叶迎角一般是20~50度。
BTW 我觉得Akula_Xie的说法还是不对,难道盟军飞机调整桨距就是调整发动机转速?总觉得不对~
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xpc:
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同意,但是:
引用
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最初由 不是很懂 发布
使桨叶的相对迎角达到设定值才是真正的prop pitch使用原则!而不是去得到稳定的最快发动机转速(这一点我昨天回96帖子时已经说了,不是发动机2800~3000转了,拉力就最大)。
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这两点我觉得并不矛盾,原因:
一、活塞发动机和电动机不同。在满油门情况下,活塞发动机有最佳有效功率输出转速。
因为:功率=力矩*转速。
小于这个转速,发动机不能提供足够大的力矩。
而大于这个转速,你刚才已经说得很清楚了,都发热去了。
调整浆距的目的除了改变桨叶迎角外,实际上也改变了螺旋桨的扭距,从而也影响发动机的转速。在使桨叶迎角达到最佳值的时候,发动机也达到了最佳功率输出转速(由于空气动力学的关系,可能稍有差)。
二、“不是发动机2800~3000转了,拉力就最大”这个不完全,应该是在这个转速下满油门拉力最大。如果小油门、小浆距、高速。同样可以保持高转速,这个时候几乎没拉力,差不多是风把螺旋桨吹转的,可能拉力还是负的。
三、在实际操作中,没有任何仪表或设备让你去判断浆叶的迎角。你只有通过转速表、浆距表来粗略判断。
所以我认为两着并不矛盾。在满油门下,通过转速就可以大致了解浆叶的迎角是否达到最佳值。
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不是很懂:
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同意xpc的意见:
1 完全同意
2 对啊,我和你意思一样,所以我的原话是:“不是发动机2800~3000转了,拉力就最大”,请注意不是二字。
3 我觉得桨距就对应着迎角吧?看桨距表就可以了呀?桨距(螺距)和飞行速度无关,只和螺旋桨半径有关,而这个半径是个定值。
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xpc:
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应该这样说:相同速度、转速下,桨距就对应着迎角(增函数关系)。
要不然的话会有这样一种情况:俯冲的时候油门全收、桨距不变。这时候转速会提高。发动机已经没有功率输出了(近似),那么是风把螺旋桨吹转的。也就是说这时候浆叶已经是负迎角了,由于发动机是怠速,螺旋桨反而成了阻力了(这一点很象汽车的抢档),但是这对实际的减速效果有多明显,我没有测试过,并不清楚。
螺旋桨迎角没有任何仪表显示,是通过速度、浆距、油门这3个来判断的。
“螺距和螺旋桨半径有关”,同意。任何螺旋桨(包括涡轮机的风扇)它叶片上的斜面都是中间大,边缘小。但是桨距和螺距是两个概念,不要混淆。
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snowcity:
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若我没有记错,桨距和螺距实际上是一个概念.都是螺旋桨旋转一周前进的距离
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xpc:
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收到,谢谢。
如果是这样的话,那“螺距和螺旋桨半径”无关。因为桨叶越到外沿角度越小。
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不是很懂:
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桨距问题补充说明版~(个人觉得说的已经很清楚了!)
结论中最重要的一点就是:千万不要在没有搞清状况的情况下说一个游戏的坏话,FB做的应该没有错,而且很真实!
我测试了不少主要飞机,一般来说,螺旋桨分两种(第二种有一个亚种):
1. 最多机种(除了2,3外的所有飞机)使用的是正宗的“恒速变距螺旋桨”,恒速的意思是恒定转速,变距是变动桨距,特点是,FB里选定的prop-pitch其实是在选定转速,一旦选定了转速(比如prop-pitch选定了80%),发动机就一定是一定的对应转速(比如说80%pitch对应2500转),这时候,无论你速度如何,转速都基本不变,当然,受速度影响有小波动,甚至(这里是重点!)当你变化油门时都不变!比如80%pitch,2500转,稳定后,你加油门到110,或者减到40,转速都不变!!!当然,你收光油门到10%甚至0%,转速还是下来的(实在没动力了)。大家可以用P47做次项测试,那么这是怎么做到的呢?!FW190A系列告诉了我们,这种飞机是FB里唯一一种用“恒速变距桨”但同时舱内又有桨距显示的飞机!大家可以看到,飞机速度增加时,桨距自动(注意了,是自动变距!!!)的去增大,以维持转速不变,反之亦然,而加油门时,发动机扭矩增大,桨距也会自动增大以稳定转速,反之亦然。这才是真正的“恒速变距螺旋桨”!恒速的转速是用0%~100%prop pitch来设定的,而变距是自动的!不管manual怎么写,反正变距就是自动的,铁证如山!!!
2. 第二种螺旋桨是“定距变速螺旋桨”,这是我自己起的名字,不过估计应该很接近真实了,代表机种是109E。特点是prop-pitch设定的是桨距,一旦你(手动)设定了桨距,桨距就不动了(桨距仪表为证)!然后你加油门,转速增加,反之亦然,速度增加(比如俯冲),转速增加,反之亦然,为什么桨距不动,转速就会动我前面一个帖子已经解释过了,这里不赘述了。这种飞机要好好伺候!因为你必须知道什么速度下用什么转速配什么桨距,简直是噩梦!!!
3. 第二种的亚种是“带自动控制系统的定距变速桨”(也是自己起的名字),代表机种是109全系列(除了Emil)和190D9,他们本质就是“定距变速桨”,不过有自动控制pitch的控制仪,所以控制起来最轻松!只要管油门!油门大了,自动控制系统就知道你要加速,然后就会增加发动机转速,同时会控制桨距,不让桨距太大降低转速,也不让桨距太小把发动机拉坏。飞行员的负担最小,只要知道大油门加速,小油门减速就可以了,比盟军飞机更简单!比如要飞机用经济巡航速度飞行,dora的飞行员只要知道,68%油门是经济速度,然后就可以了,盟军还要知道该飞机的经济巡航油门和经济巡航转速两个数值,然后先设定转速(prop pitch),再设定油门。
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akula_xie:
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学院派就是强啊!
基本上桨距的问题已经说清楚了
manual上面也是说得很清楚,有那么几种螺旋桨:
Fixed Propeller 定距螺旋桨
Some older airplanes found in the game (like TB-3) are equipped with
simple fixed-pitch wooden propellers. Those, of course, have no
automation or control, and require no pilot input.

Variable Pitch Propeller 变距螺旋桨
These propellers have variable airscrew
blade incidence. In this case, Prop. Pitch
Control directly varies the airscrew blade
pitch, and needs to be adjusted constantly
as the airplane’s speed changes.
!!! Note that setting the blade pitch too low may result in
engine over-revving.!!!
There used to be special equipment on the Bf-109 (F, G and K series)
and FW-190 fighters providing automatic propeller control; however,
the pilot may input changes of pitch and adjust blade angles
manually whenever he finds necessary.

Constant Speed Propeller 恒速螺旋桨
The most advanced, yet most common propeller in WW-II-era aircraft
was the Constant Speed Propeller. With these, the pilot uses the Prop.
Control to set his desired engine RPM, while the propeller governor
attempts to maintain the set RPM.

Aeromechanical Screw 空气动力螺旋桨
This type of airscrew balances aero-dynamical forces and propeller
inertia to maintain optimal blade incidence.
!!!It requires no input from the pilot.!!!
最后一种看上去是最先进的,不知道什么飞机上装了
不是很懂:
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最后的补全~
我向二战论坛的大大们请教了一下,又在这里看到了akula的一份“致命”的文档,彻底彻底的解释清楚了所有的疑点!!!
所有的东西其实在FB的用户手册里有清楚的说明,是我们自己没去看。
先翻译并说明如下:
二战期间主要有这么几种螺旋桨,FB中也都有:
1. fixed propeller,定距桨,这个我就不多说了,TB3这种老式飞机有使用。
2. variable pitch propeller,变距桨,我也不多说了,这种桨的问题是低桨距有可能导致转速过高(比如Emil),而且manual里特别说明,109F/G/K和190(应该只有Dora,A系列不是的)都装有一种特殊设备(special equipment )来自动控制螺旋桨,但是飞行员如果觉得需要可以手动控制桨距。
3. constant speed propeller,恒速桨,最先进的螺旋桨,大多数二战时代飞机使用,飞行员用桨距控制来设定需要的引擎转速(这个提法终于被官方证实了),而螺旋桨反馈控制器(governor)来自动保持引擎的转速(the pilot uses the Prop Control to set his desired engine RPM, while the propeller governor attempts to maintain the set RPM.)
4. Aeromechanical Screw,空气动力螺旋桨,这种螺旋桨会根据空气动力和螺旋桨惯性来自动保持螺旋桨的桨叶迎角,这种桨不需要飞行员控制。(This type of airscrew balances aero-dynamical forces and propeller inertia to maintain optimal blade incidence. It requires no input from the pilot.!!!)手册没说什么飞机装了这种东西,但是我从现象来看,似乎就是变距桨加上109G/K上面的自动控制系统。
这些说明是根据史实写的,在游戏中的表现也是如此。盟军飞机都没有桨距仪表,因为恒速桨根本不用也不能设定桨距,飞行员只能用桨距调节手柄来设定他想要的引擎转速(RPM)。一旦设定好了一定转速,在一般范围内,无论你速度有什么变化(比如俯冲)还是引擎油门有什么变化(加到110%,或者减到40%),自动桨距控制系统都会根据情况来调整桨叶迎角来稳定转速在既定范围内。
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发表于 2008-8-27 18:44:17 | 显示全部楼层
原来如此,德国货就是强劲呀,我一直开德机都根本没有自己设定过那玩意
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发表于 2008-8-27 18:50:03 | 显示全部楼层
好贴要顶。,。。。。。。。。。。。
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发表于 2008-8-27 19:41:48 | 显示全部楼层
花费功夫对桨距做一个定论,学习!!!
    常玩的带桨距设定的飞机好像也就是190了,我跟很多人一样有样学样的起飞前桨距设定100%,开加力等等,自己体会就是油门很别扭,必须仔细确认油门在101%以下,再高一点发动机很快就过热了。而实际上对操控190来说,任何一次没必要的拉杆动作所造成的能量损失,远远超过桨距变化、一次平飞加速等等。综合起来看,追求细节,更要从对摇杆的操控和对飞机的理解入手。
    从此可以把摇杆桨距设定按键去掉了,HOHOO
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发表于 2008-8-27 20:01:58 | 显示全部楼层
真实的FW190是自动桨距无法手动调节,听53的杰米说IL2作者在完成作品之后貌似觉得FW190发动机性能并未达到历史时的真实水平,故加入手动桨距以做弥补
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 楼主| 发表于 2008-8-27 21:32:27 | 显示全部楼层
原帖由 Kid 于 2008-8-27 20:01 发表
真实的FW190是自动桨距无法手动调节,听53的杰米说IL2作者在完成作品之后貌似觉得FW190发动机性能并未达到历史时的真实水平,故加入手动桨距以做弥补


感觉虽然190A系列和P51一样使用恒速变距桨,prop-pitch直接调节转速,常速下100%prop-pitch都在3000转左右,但是差别还是很大,190A使用的是自动控制的恒速变距桨,速度过450以后,自动桨会降转速到2500左右,这时候打开手动桨并设到100%,转速很快上升的3000并过热,而P51的默认prop-pitch就是100%,高速下经常超过3000转,却很难过热,这说明P51引擎的耐高速运转性能优于190.至于大家一直热衷的利用桨距找输出峰值,就是维持发动机最高转速,我一直用不出来,也想不明白,因为我感觉油门一定的情况下,发动机创造出来的能量就一定,追求高转速只应该是在低速下啊,高速下追求高转速,大部分功率都变成热能而不有效输出,怎么会出现输出峰值呢?

最无奈地感觉就是,徳机具有优良的自动控制变速变桨系统,大家还都纷纷研究手桨的用法,虽然大部分实验表明自动的不比手动的差,大家还是喜欢用,可是飞盟军JJ需要自己调转速的,却没找到任何这方面的研究和资料,看来帝国还真是深入人心啊

裸求P51 经济巡航 速度-转速 对照表一份~~~~~~~~

[ 本帖最后由 FreeFly=[SVAF]= 于 2008-8-28 01:47 编辑 ]
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发表于 2008-8-27 23:27:34 | 显示全部楼层
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