低空飞行器的关重件：螺旋桨

低空应用场景要求飞行器在较低的飞行马赫数下具备较高的推进效率，且具备良好的低速特性。而主流的推进方式之一——螺旋桨推进，因螺旋桨在低速飞行条件下具备超高的推进等效涵道比，使其成为低空经济中最受关注的推进方式之一。以 eVTOL 为代表的低空飞行器便广泛采用螺旋桨作为其核心推进部件。eVTOL飞机的螺旋桨直接关系到飞机性能和安全，成本占整机成本的比例约为10%-15%，是不折不扣的关重件。中国民航规章体系中甚至有专门的一部规章（CCAR-35部）涉及螺旋桨适航标准。

eVTOL与螺旋桨（供图：羲禾航空）

与固定翼对飞行速度的要求不同，螺旋桨通过桨叶旋转便产生与飞行方向相匹配的气动力，能轻易实现飞行器垂直起降、悬停及低速飞行。而当飞行速度进一步增加时，螺旋桨可与固定翼配合，令固定翼完全承担升力，而桨叶产生的气动力仅用于克服飞行阻力，从而高效提升巡航效率。

螺旋桨的高效气动设计和复合材料的应用响应了低空经济对高效、环保和经济的需求。通过基于飞行工况的剖面翼型、扭转角、桨叶数量等设计，可以实现高升阻比、低噪声污染的设计目标。与传统金属材料相比，玻璃纤维、碳纤维等复合材料在保证或提高螺旋桨力学特性的同时，进一步实现了螺旋桨轻量化设计，对低空经济飞行器的安全与经济性具有重要意义。

多设计点的气动特性优化是提高飞行效率的重要手段之一。以调整桨叶角为核心的螺旋桨变距方案可使螺旋桨适应不同的飞行工况，在增加可接受的额外机构前提下，针对起飞、爬升、巡航或悬停等不同状态，提升效率，从而进一步改善飞行器的效率与经济性。液压变距和电动变距是较易实现的两种螺旋桨变距形式。液压变距是一种成熟可靠、便利精准且较为柔和的变距形式，桨叶角的变化通过控制输油量来实现，故该控制形式具有较为简单的控制机构，同时具备较好的响应速度及准确的控制效果；电动变距通过电机驱动桨叶角变化，电机可快速响应控制信号，使桨叶角进行快速调节，由于机构中不存在液压油，故其机构相较于液压变距更为简洁，环境适应性更强。液压变距与电动变距均在增加少量额外机构的前提下，都能灵活、快速且精准地调整浆叶角。

螺旋桨的高效气动设计、复合材料的应用及适用于多设计点气动特性优化的变距形式使其有足够的潜力响应低空经济提出的高效、经济与低污染的要求，也明确了螺旋桨具有成为低空飞行器主要推进部件的潜力。

国际上从事螺旋桨研发生产的企业有主攻大中型飞机螺旋桨的美国联 合 技 术 公 司（United Technologies Corporation，UTC） 下 属 汉 密 尔顿公司（Hamilton Standard）、美国哈策尔螺旋桨公司（Hartzell）、德国 MT 公司（MT）、法国赛峰集团（Safran）旗下英国道蒂公司（Dowty）、俄罗斯 AEROSILA 公司和主攻小型通航飞机和无人机螺旋桨的新西兰Airmaster 公司、捷克 Woodcomp 公司等，国内有航空工业惠阳航空螺旋桨、安徽羲禾航空、安阳市豪克航空科技、安徽劲旋风航空科技，其中惠阳主要为我国大中型飞机配套螺旋桨产品，安徽羲禾航空已给多家头部无人机企业的多款吨级固定翼无人机和多款 eVTOL 配套螺旋桨产品。

正在珠海进行的通航展上，羲禾航空集中展示了定距螺旋桨、电动变距螺旋桨、液压变距螺旋桨等系列产品。其中，“300KW级液压变距螺旋桨”尤为引人瞩目，是国产螺旋桨技术的一项“代表性成果”。它集轻量化、高效率、低噪声三大优势于一身，性能实现对国外同类产品的全面超越：地面静推力突破800kgf，恒速范围宽至1700-2300rpm，飞行寿命稳定达到2000小时。配合自动恒速功能，无论何种飞行工况都能保持最优效率，完美适配复杂任务需求，让“中国智造”的实力清晰可见。