Bf109 B-2 with VDM

VDM Variable-Pitch Propellers

    曾幾何時螺旋槳是戰鬥機的靈魂，螺旋槳時代百花齊放的飛行戰技，如「Hartmann escape」利用活塞引擎迴轉慣性來施展急轉動作，「非洲之星」馬賽里的襟翼特技，配平(trimming)控制技巧，零距離射擊…差不多悉數消失在噴射引擎、電腦飛行勢態制御與導彈的洪流裡，只能在遊戲世界裡延續生命，和平萬歲！各位看倌可有留意德國戰鬥機螺旋槳上總印有「VDM」的字樣？美英的螺旋槳上也有Hamilton印記呢？

    話說第二次世界大戰中無論軸心國還是同盟國，所有交戰國的活塞引擎飛機都有一個共通點……由美國Hamilton-Standard 授權製造的Variable-Pitch Propellers(可變螺距螺旋槳)。

    飛機可變螺距螺旋槳的原理，比飛機實用化來得更早，是一次大戰前的產物。不過，由於一戰當時機械技術耐久性所限及早期飛機的低空低速飛行環境，可變螺距螺旋槳發揮作用並不顯著，未有實用化。直到美國Hamilton公司推出油壓高低二段式可變螺距螺旋槳，飛行時代進入新境界。

    可變螺距螺旋槳藉由改變旋葉的迎角(propeller pitch)調整螺旋槳所產生的推力，而不必大幅改變引擎輸出功率或螺旋槳轉速，迎角愈大推力愈大，作用於螺旋槳槳葉的表面空氣阻力也相應增加(與螺旋槳旋迴平面及飛機行進方向的阻力無關)。

    航空引擎轉速越高，直到構造上限為止，輸出功率也越大。航空引擎分為軍用馬力(military power)與緊急馬力(emergency power)的輸出(每次使用不能超過十分鐘)，簡單來說航空引擎不能長時間高轉數運作，否則有過熱爆炸危險。緊急馬力用於戰鬥、加速、升降與爬升。軍用馬力用於巡航(Economical cruising speed等)、省油與降溫。

    螺旋槳飛機並沒有像汽車的變速箱。引擎和螺旋槳通常直接連在一起的，所以調整引擎轉速，就是調整螺旋槳轉速，這就是變距的意義所在。

    可變距螺旋槳可細分為兩種：可調距螺旋槳(adjustable-pitch propeller)，預設數個角度，把引擎調至特定轉數。以及，恆速螺旋槳(Constant-speed propeller)，恆速螺旋槳的油壓彈簧機構，根據引擎轉速，自動調整槳葉迎角，有效維持引擎在相對穩定的峰值輸出馬力值，達到飛行員期望的引擎轉速，有效的管理引擎輸出功率。在此系統控制下，若干範圍之內，油門不會直接影響引擎的轉速，達到引擎恆速的效果。

    螺旋槳調至高迎角(high-pitch)，可划動更多空氣讓飛機移動得更前，但作用於槳葉面空氣阻力導致引擎螺旋槳轉數減低，即是馬力(功率)輸出也較低，適用於巡航。起飛與爬升之時，螺旋槳調至低迎角(low-pitch)，作用於槳葉面空氣阻力比小，螺旋槳轉數高，於是馬力(功率)輸出較大。

    此外恆速螺旋槳附帶「順槳」功能，「順槳」即是槳葉角度調為大約與飛行方向來平行槳葉兩面氣壓，使螺旋槳停轉。以減小阻力，用於無動力俯衝與滑翔。

    同樣的條件之下，變距螺旋槳比定距螺旋槳(Constant-pitch)更有效率，能明顯縮短起飛滑行距離，提高實用升限、爬升力和巡航速度。以40年代大型飛機Boeing 247 commercial transport plane為例。變距螺旋槳縮短起飛滑行距離20%，增加爬升力22%，巡航速度亦提昇了5.5%。可想而知馬力重量比更大的戰鬥機使用變距螺旋槳功效更驚人。飛機對於跑道長度要求縮短了，間接造就航空母艦時代誕生。野心與技術的結合，變成日本冒險偷襲珍珠港賭博遊戲…

    可變螺距恆速螺旋槳風靡各國，均爭取美國Hamilton-Standard授權，自行製造改良。德國VDM公司、日本住友VDM(Sumitomo VDM) Hamilton、意大利FIAT Hamilton、蘇聯Hamilton。演變下來，第二次世界大戰的天空就是Hamilton可變螺距螺旋槳的大戰。