低空飛行器的關重件：螺旋槳

低空應用場景要求飛行器在較低的飛行馬赫數下具備較高的推進效率，且具備良好的低速特性。而主流的推進方式之一——螺旋槳推進，因螺旋槳在低速飛行條件下具備超高的推進等效涵道比，使其成為低空經濟中最受關注的推進方式之一。以 eVTOL 為代表的低空飛行器便廣泛采用螺旋槳作為其核心推進部件。eVTOL飛機的螺旋槳直接關系到飛機性能和安全，成本占整機成本的比例約為10%-15%，是不折不扣的關重件。中國民航規章體系中甚至有專門的一部規章（CCAR-35部）涉及螺旋槳適航標準。

eVTOL與螺旋槳（供圖：羲禾航空）

與固定翼對飛行速度的要求不同，螺旋槳通過槳葉旋轉便產生與飛行方向相匹配的氣動力，能輕易實現飛行器垂直起降、懸停及低速飛行。而當飛行速度進一步增加時，螺旋槳可與固定翼配合，令固定翼完全承擔升力，而槳葉產生的氣動力僅用于克服飛行阻力，從而高效提升巡航效率。

螺旋槳的高效氣動設計和復合材料的應用響應了低空經濟對高效、環保和經濟的需求。通過基于飛行工況的剖面翼型、扭轉角、槳葉數量等設計，可以實現高升阻比、低噪聲污染的設計目標。與傳統金屬材料相比，玻璃纖維、碳纖維等復合材料在保證或提高螺旋槳力學特性的同時，進一步實現了螺旋槳輕量化設計，對低空經濟飛行器的安全與經濟性具有重要意義。

多設計點的氣動特性優化是提高飛行效率的重要手段之一。以調整槳葉角為核心的螺旋槳變距方案可使螺旋槳適應不同的飛行工況，在增加可接受的額外機構前提下，針對起飛、爬升、巡航或懸停等不同狀態，提升效率，從而進一步改善飛行器的效率與經濟性。液壓變距和電動變距是較易實現的兩種螺旋槳變距形式。液壓變距是一種成熟可靠、便利精準且較為柔和的變距形式，槳葉角的變化通過控制輸油量來實現，故該控制形式具有較為簡單的控制機構，同時具備較好的響應速度及準確的控制效果；電動變距通過電機驅動槳葉角變化，電機可快速響應控制信號，使槳葉角進行快速調節，由于機構中不存在液壓油，故其機構相較于液壓變距更為簡潔，環境適應性更強。液壓變距與電動變距均在增加少量額外機構的前提下，都能靈活、快速且精準地調整漿葉角。

螺旋槳的高效氣動設計、復合材料的應用及適用于多設計點氣動特性優化的變距形式使其有足夠的潛力響應低空經濟提出的高效、經濟與低污染的要求，也明確了螺旋槳具有成為低空飛行器主要推進部件的潛力。

國際上從事螺旋槳研發生產的企業有主攻大中型飛機螺旋槳的美國聯 合 技 術 公 司（United Technologies Corporation，UTC） 下 屬 漢 密 爾頓公司（Hamilton Standard）、美國哈策爾螺旋槳公司（Hartzell）、德國 MT 公司（MT）、法國賽峰集團（Safran）旗下英國道蒂公司（Dowty）、俄羅斯 AEROSILA 公司和主攻小型通航飛機和無人機螺旋槳的新西蘭Airmaster 公司、捷克 Woodcomp 公司等，國內有航空工業惠陽航空螺旋槳、安徽羲禾航空、安陽市豪克航空科技、安徽勁旋風航空科技，其中惠陽主要為我國大中型飛機配套螺旋槳產品，安徽羲禾航空已給多家頭部無人機企業的多款噸級固定翼無人機和多款 eVTOL 配套螺旋槳產品。

正在珠海進行的通航展上，羲禾航空集中展示了定距螺旋槳、電動變距螺旋槳、液壓變距螺旋槳等系列產品。其中，“300KW級液壓變距螺旋槳”尤為引人矚目，是國產螺旋槳技術的一項“代表性成果”。它集輕量化、高效率、低噪聲三大優勢于一身，性能實現對國外同類產品的全面超越：地面靜推力突破800kgf，恒速范圍寬至1700-2300rpm，飛行壽命穩定達到2000小時。配合自動恒速功能，無論何種飛行工況都能保持最優效率，完美適配復雜任務需求，讓“中國智造”的實力清晰可見。