旋翼≠螺旋桨-搞eVTOL/飞行汽车研发的一定要清楚

螺旋桨是一种旋转式推进器，可通过涡轮螺旋桨发动机驱动流体（空气或液体）产生推力或拉力。通常，固定翼飞机上的螺旋桨只产生推力或拉力，而一些小型无人机、直升机上用的旋翼主要靠旋转来产生升力（不分也产生推力）。本文将针对螺旋桨和旋翼应用的领域不同，进行详细分析，供各位参考。

农用直升机

1、桨叶尺寸差异

螺旋桨与旋翼均为航空器核心动力部件，且同属关键/重要件（关重件），是航空器实现飞行功能的核心保障。从应用场景来看，螺旋桨主要适配大型固定翼无人机及部分固定翼航空器，旋翼则广泛应用于直升机、小型无人机、多旋翼构型电动垂直起降飞行器等旋翼类航空器。值得注意的是，随着电动旋翼类飞行器技术的快速迭代，螺旋桨与旋翼的功能边界、应用场景正逐步融合，在部分特定构型及工况下，二者的界定已趋于模糊。

在外观尺寸与设计逻辑上，螺旋桨与旋翼存在显著差异。固定翼航空器前飞速度普遍较高，螺旋桨桨尖线速度由旋转线速度与飞行牵连速度合成，若桨叶直径过大或旋转转速过高，桨尖极易进入跨声速乃至超声速区间。一旦桨尖达到或突破声速，将引发桨叶表面激波分离，导致旋转阻力急剧增大、气动噪声显著增强，最终造成螺旋桨气动效率大幅衰减。因此，为规避桨尖跨声速/超声速带来的不利影响，固定翼航空器螺旋桨通常采用短桨叶设计。与之不同，直升机等旋翼类航空器的旋翼是核心升力部件，需通过较大的桨叶展长提升升力面面积，以保障足够的升力输出，平衡机身重力并实现悬停、飞行等核心功能，故其桨叶相对更长。

从具体尺寸来看，固定翼航空器所用螺旋桨的直径通常不超过5米，行业内已知最大螺旋桨直径未突破6.9米。结合工作机理来看，固定翼飞机的螺旋桨由发动机输出轴驱动，通过高速旋转切割空气产生沿机身纵轴方向的气动推力，牵引飞机向前运动，待达到一定飞行速度后，机翼在相对气流作用下基于伯努利原理生成气动升力，实现升空；直升机的核心升力来源为其主旋翼，通过主旋翼高速旋转直接产生垂直向上的气动升力，同时通过尾部螺旋桨（或涵道尾桨）的螺距调节平衡主旋翼旋转产生的动态反扭矩，配合主旋翼的周期变距与总距调整，实现机身全姿态控制。二者核心功能与工作机理的本质差异，决定了直升机的旋翼不能等同于固定翼飞机的螺旋桨。

通常，直升机旋翼（通常指主旋翼）的尺寸则要大得多。轻型直升机旋翼直径达几米，中型直升机可达十几米，更大一些的直升机旋翼直径甚至达30米以上，如米26直升机的旋翼直径为32米。除了尺寸上的差异，由于工作原理和应用场景不同，螺旋桨与旋翼的外形也存在较大差别。螺旋桨叶片通常较短、叶面较宽，直升机旋翼因运动模式比螺旋桨更复杂，叶片宽度受限，所以只能通过增加长度来提高升力，叶片呈长条状。

固定翼螺旋桨飞机

2、翼型差异

螺旋桨旋转时，叶片通过推动空气获得反作用力，可以将发动机输出的动能转化为飞机的推力或拉力。直升机旋翼的桨叶截面与固定翼飞机的机翼截面类似，旋转时翼面上下两侧产生气压差，为直升机提供升力。

固定翼飞机的螺旋桨桨叶硬度较高，主要克服前进阻力

作为飞机推力或拉力的产生部件，一般螺旋桨的横截面都采用类似机翼的翼型。在桨叶转动的过程中，根据伯努利定理，桨叶前方气流流速大，压强相对桨叶后方较小，利用压力差，就可以给飞机提供向前的拉力。飞机诞生以来，机翼的翼型不断更替，能适用于螺旋桨的翼型也不断增加。

一般来说，大部分的固定翼飞机螺旋桨，在速度较高的桨尖位置选择较薄的高速翼型，在桨根处采用较厚的低速翼型，以减小阻力系统对发动机的负担，进而提高转速。直升机旋翼桨叶翼型也是多种多样的，通常一片桨叶会有1~3种翼型进行组合，以适应低速、中速和高速气流特征，翼型之间采用过渡翼型。

直升机的旋翼桨叶为细长柔性结构，主要克服气压差

4、"旋翼"为何不是"螺旋桨"

固定翼飞机的螺旋桨由发动机输出轴驱动，通过高速旋转切割空气产生沿机身纵轴方向的气动推力，该推力牵引飞机向前运动；当飞机达到一定飞行速度时，机翼在相对气流作用下，基于伯努利原理产生足够的气动升力，平衡机身重力以实现升空飞行。直升机的核心升力来源为其主旋翼，通过主旋翼的高速旋转直接产生垂直向上的气动升力，克服重力完成升空与悬停；同时，为平衡主旋翼旋转过程中产生的反扭矩（随旋翼转速变化而动态调整），直升机通过尾部螺旋桨（或涵道尾桨）的螺距调节输出反向力矩，配合主旋翼的周期变距与总距调整，实现机身的俯仰、横滚、偏航等全方位姿态控制与飞行运动。二者核心功能与工作机理存在本质差异：螺旋桨以产生推进力为核心使命，旋翼则兼具升力生成与飞行姿态控制双重核心功能，因此直升机的旋翼不能等同于固定翼飞机的螺旋桨。

固定翼飞机的螺旋桨桨叶不是平的，具有一定的扭转角度

5、螺旋桨桨叶数量因何而定？

固定翼飞机的螺旋桨按安装位置及工作方式可分为拉力式与推力式两类：安装于机头部位的为拉力式螺旋桨，核心作用是通过旋转切割空气产生向前的拉力，牵引飞机沿纵轴前行；安装于机尾部位的为推力式螺旋桨，通过旋转产生向后的推力推动飞机行进，部分固定翼飞机为优化动力特性，会采用拉推组合式螺旋桨布局。在性能提升方面，增加桨叶数量是提升螺旋桨推力/拉力性能的关键技术路径之一。螺旋桨桨叶数量的配置，主要依据发动机输出功率、飞机起飞重量及飞行工况等因素综合确定：轻型通用飞机因发动机功率较低、载荷需求小，通常配置双叶螺旋桨；大型运输机或远程客机多采用多台大功率发动机，每台发动机常配套三叶及以上螺旋桨，以满足大推力、高效率的飞行需求。从工作机理来看，固定翼飞机螺旋桨由发动机输出轴驱动，其产生的推力牵引飞机达到一定飞行速度后，机翼在相对气流作用下基于伯努利原理生成气动升力，平衡机身重力实现升空；而直升机的核心升力来源为其主旋翼，通过主旋翼高速旋转直接产生垂直升力以克服重力，同时通过尾部螺旋桨（或涵道尾桨）的螺距调节平衡主旋翼旋转产生的动态反扭矩，配合主旋翼的周期变距与总距调整，实现机身全姿态控制与飞行。二者核心功能与工作机理存在本质差异：螺旋桨以产生推进力为核心使命，旋翼则兼具升力生成与飞行姿态控制双重核心功能，因此直升机的旋翼不能等同于固定翼飞机的螺旋桨。

小型飞机常使用两个叶片的螺旋桨

螺旋桨和旋翼虽然都是旋转动力源，但由于旋翼要考虑扭转、变距、挥舞、摆振等复杂受载情况，现实中设计难度相比螺旋桨要更高。