船用复合材料螺旋桨应用与发展

周 鑫，刘爱兵，杨文凯，易小冬

（上海船舶设备研究所，上海 200031）

0 引言

随着全球经济的飞速发展和船舶行业不断发展壮大，船舶各方面性能的要求也不断提高。如何利用现代高新材料与技术研制成本更低、性能更佳的新型螺旋桨成为船舶设计人员日益关注的问题。新型复合材料的不断涌现及其优异性能的日益凸显，给螺旋桨设计人员提供了全新的设计思路。越来越多的国家开始进行复合材料螺旋桨设计与制造的相关研究，不断挖掘复合材料螺旋桨在振动噪声、轻质高效和耐腐蚀抗疲劳等方面的巨大潜力。

研究表明：根据桨叶受力情况对复合材料增强纤维方向、厚度等参数以及桨叶几何外形的合理设计，可以实现在水动力载荷下螺旋桨自适应地调节桨叶变形，并在某些工况下可明显改善螺旋桨的水动力性能。传统螺旋桨设计的主要挑战在于需要在主机最佳特性、螺旋桨推进效率、空化和振动、水下和舱室噪声、机动能力等目标之间达成折中方案。得益于复合材料的可设计性，设计人员可以对上述目标进行解耦，从而在最大程度降低空化、振动和噪声的同时，追求推进效率的最大化。

1 国外研究与应用现状

1.1 国外研究现状

船用复合材料螺旋桨的研究包括螺旋桨的流固耦合分析、水动力性能预测、桨叶结构与几何外形的优化、螺旋桨振动与噪声评估和螺旋桨成型工艺与试验验证等工作，涉及到流体力学、复合材料结构力学，以及复合材料成型的材料科学等多学科内容。……