旋翼≠螺旋槳-搞eVTOL/飛行汽車研發的一定要清楚

螺旋槳是一種旋轉式推進器，可通過渦輪螺旋槳發動機驅動流體（空氣或液體）產生推力或拉力。通常，固定翼飛機上的螺旋槳只產生推力或拉力，而一些小型無人機、直升機上用的旋翼主要靠旋轉來產生升力（不分也產生推力）。本文將針對螺旋槳和旋翼應用的領域不同，進行詳細分析，供各位參考。

農用直升機

1、槳葉尺寸差異

螺旋槳與旋翼均為航空器核心動力部件，且同屬關鍵/重要件（關重件），是航空器實現飛行功能的核心保障。從應用場景來看，螺旋槳主要適配大型固定翼無人機及部分固定翼航空器，旋翼則廣泛應用于直升機、小型無人機、多旋翼構型電動垂直起降飛行器等旋翼類航空器。值得注意的是，隨著電動旋翼類飛行器技術的快速迭代，螺旋槳與旋翼的功能邊界、應用場景正逐步融合，在部分特定構型及工況下，二者的界定已趨于模糊。

在外觀尺寸與設計邏輯上，螺旋槳與旋翼存在顯著差異。固定翼航空器前飛速度普遍較高，螺旋槳槳尖線速度由旋轉線速度與飛行牽連速度合成，若槳葉直徑過大或旋轉轉速過高，槳尖極易進入跨聲速乃至超聲速區間。一旦槳尖達到或突破聲速，將引發槳葉表面激波分離，導致旋轉阻力急劇增大、氣動噪聲顯著增強，最終造成螺旋槳氣動效率大幅衰減。因此，為規避槳尖跨聲速/超聲速帶來的不利影響，固定翼航空器螺旋槳通常采用短槳葉設計。與之不同，直升機等旋翼類航空器的旋翼是核心升力部件，需通過較大的槳葉展長提升升力面面積，以保障足夠的升力輸出，平衡機身重力并實現懸停、飛行等核心功能，故其槳葉相對更長。

從具體尺寸來看，固定翼航空器所用螺旋槳的直徑通常不超過5米，行業內已知最大螺旋槳直徑未突破6.9米。結合工作機理來看，固定翼飛機的螺旋槳由發動機輸出軸驅動，通過高速旋轉切割空氣產生沿機身縱軸方向的氣動推力，牽引飛機向前運動，待達到一定飛行速度后，機翼在相對氣流作用下基于伯努利原理生成氣動升力，實現升空；直升機的核心升力來源為其主旋翼，通過主旋翼高速旋轉直接產生垂直向上的氣動升力，同時通過尾部螺旋槳（或涵道尾槳）的螺距調節平衡主旋翼旋轉產生的動態反扭矩，配合主旋翼的周期變距與總距調整，實現機身全姿態控制。二者核心功能與工作機理的本質差異，決定了直升機的旋翼不能等同于固定翼飛機的螺旋槳。

通常，直升機旋翼（通常指主旋翼）的尺寸則要大得多。輕型直升機旋翼直徑達幾米，中型直升機可達十幾米，更大一些的直升機旋翼直徑甚至達30米以上，如米26直升機的旋翼直徑為32米。除了尺寸上的差異，由于工作原理和應用場景不同，螺旋槳與旋翼的外形也存在較大差別。螺旋槳葉片通常較短、葉面較寬，直升機旋翼因運動模式比螺旋槳更復雜，葉片寬度受限，所以只能通過增加長度來提高升力，葉片呈長條狀。

固定翼螺旋槳飛機

2、翼型差異

螺旋槳旋轉時，葉片通過推動空氣獲得反作用力，可以將發動機輸出的動能轉化為飛機的推力或拉力。直升機旋翼的槳葉截面與固定翼飛機的機翼截面類似，旋轉時翼面上下兩側產生氣壓差，為直升機提供升力。

固定翼飛機的螺旋槳槳葉硬度較高，主要克服前進阻力

作為飛機推力或拉力的產生部件，一般螺旋槳的橫截面都采用類似機翼的翼型。在槳葉轉動的過程中，根據伯努利定理，槳葉前方氣流流速大，壓強相對槳葉后方較小，利用壓力差，就可以給飛機提供向前的拉力。飛機誕生以來，機翼的翼型不斷更替，能適用于螺旋槳的翼型也不斷增加。

一般來說，大部分的固定翼飛機螺旋槳，在速度較高的槳尖位置選擇較薄的高速翼型，在槳根處采用較厚的低速翼型，以減小阻力系統對發動機的負擔，進而提高轉速。直升機旋翼槳葉翼型也是多種多樣的，通常一片槳葉會有1~3種翼型進行組合，以適應低速、中速和高速氣流特征，翼型之間采用過渡翼型。

直升機的旋翼槳葉為細長柔性結構，主要克服氣壓差

4、"旋翼"為何不是"螺旋槳"

固定翼飛機的螺旋槳由發動機輸出軸驅動，通過高速旋轉切割空氣產生沿機身縱軸方向的氣動推力，該推力牽引飛機向前運動；當飛機達到一定飛行速度時，機翼在相對氣流作用下，基于伯努利原理產生足夠的氣動升力，平衡機身重力以實現升空飛行。直升機的核心升力來源為其主旋翼，通過主旋翼的高速旋轉直接產生垂直向上的氣動升力，克服重力完成升空與懸停；同時，為平衡主旋翼旋轉過程中產生的反扭矩（隨旋翼轉速變化而動態調整），直升機通過尾部螺旋槳（或涵道尾槳）的螺距調節輸出反向力矩，配合主旋翼的周期變距與總距調整，實現機身的俯仰、橫滾、偏航等全方位姿態控制與飛行運動。二者核心功能與工作機理存在本質差異：螺旋槳以產生推進力為核心使命，旋翼則兼具升力生成與飛行姿態控制雙重核心功能，因此直升機的旋翼不能等同于固定翼飛機的螺旋槳。

固定翼飛機的螺旋槳槳葉不是平的，具有一定的扭轉角度

5、螺旋槳槳葉數量因何而定？

固定翼飛機的螺旋槳按安裝位置及工作方式可分為拉力式與推力式兩類：安裝于機頭部位的為拉力式螺旋槳，核心作用是通過旋轉切割空氣產生向前的拉力，牽引飛機沿縱軸前行；安裝于機尾部位的為推力式螺旋槳，通過旋轉產生向后的推力推動飛機行進，部分固定翼飛機為優化動力特性，會采用拉推組合式螺旋槳布局。在性能提升方面，增加槳葉數量是提升螺旋槳推力/拉力性能的關鍵技術路徑之一。螺旋槳槳葉數量的配置，主要依據發動機輸出功率、飛機起飛重量及飛行工況等因素綜合確定：輕型通用飛機因發動機功率較低、載荷需求小，通常配置雙葉螺旋槳；大型運輸機或遠程客機多采用多臺大功率發動機，每臺發動機常配套三葉及以上螺旋槳，以滿足大推力、高效率的飛行需求。從工作機理來看，固定翼飛機螺旋槳由發動機輸出軸驅動，其產生的推力牽引飛機達到一定飛行速度后，機翼在相對氣流作用下基于伯努利原理生成氣動升力，平衡機身重力實現升空；而直升機的核心升力來源為其主旋翼，通過主旋翼高速旋轉直接產生垂直升力以克服重力，同時通過尾部螺旋槳（或涵道尾槳）的螺距調節平衡主旋翼旋轉產生的動態反扭矩，配合主旋翼的周期變距與總距調整，實現機身全姿態控制與飛行。二者核心功能與工作機理存在本質差異：螺旋槳以產生推進力為核心使命，旋翼則兼具升力生成與飛行姿態控制雙重核心功能，因此直升機的旋翼不能等同于固定翼飛機的螺旋槳。

小型飛機常使用兩個葉片的螺旋槳

螺旋槳和旋翼雖然都是旋轉動力源，但由于旋翼要考慮扭轉、變距、揮舞、擺振等復雜受載情況，現實中設計難度相比螺旋槳要更高。