自从莱特兄弟于1903年第一次驱动飞行以来，传统螺旋桨的基本配置本质上没有改变。

然而，随着工程师们对气动力学有了更多的了解，尝试新的实验，螺旋桨的形状也在不断演进。这些螺旋桨拥有多个叶片、大的横摆角度、叶片顶端的装置以及其他优化在不同条件下性能的特征。

船桨技术的最新进展是“环形”船桨。这些装置呈环形，叶片环绕彼此。最近有一些文章和视频在炒作这些技术，但它们实际上有多“革命性”？

细化形状

2017年，麻省理工学院的研究人员申请了环形螺旋桨的专利。他们的专利声称这种发明比传统螺旋桨更高效，也更少噪音。

巧合的是，2012年美国工程公司Sharrow Marine也为船舶开发了一个环形螺旋桨；他们已经证明它比传统的海洋推进器更高效、更安静。

环形螺旋桨之所以可能更加安静，是因为它们的复杂形状能够最小化在螺旋桨叶尖产生的漩涡 (空气、水或其他流体的螺旋运动) 强度。

这是因为在叶片下面有一个高压区域，在叶片上面则是低压。当来自叶片下方的高压气流向上移动到低压区域时，它会以螺旋形式移动，形成涡旋。

这种现象不仅仅出现在螺旋桨叶片上，因为螺旋桨本质上是旋转的机翼。飞机机翼也会经历这种现象。工程师们已经研究出了许多能够最小化这种现象的翼尖装置。

使用闭环结构，例如环形螺旋桨，是减少尖端涡流的一种方法。

尽管基本的螺旋桨形状自其发明以来一直保持不变，但许多螺旋桨叶片设计已被提出。为了测试这些设计，工程师需要进行设计权衡研究。一些这样的方法已经被测试，试图使直升机叶片和无人机更加高效、更少噪音。

没有魔法螺旋桨

重要的是要理解螺旋桨几何必须针对特定的“操作范围”进行优化。这意味着在流体或空气的性质、旋转速度、前进速度和其他细节方面进行操作。在该范围之外，螺旋桨的性能将较差。

到目前为止，还没有人达到了具有魔术般的螺旋桨几何形状，可以在所有操作条件和比例下实现低噪声和高效率的目标。环形螺旋桨也不例外 - 根据目前稀缺的结果，它们的优势尚未得到充分的量化。

将设计良好的环形螺旋桨与设计不良的传统螺旋桨进行比较将会显示出显著的改进，但这不是一个公平的比较。

精心设计的环形螺旋桨在特定的运行条件下，例如密度大的流体或特定的速度范围内可能具有优势。然而，问题在于环形螺旋桨与为相同条件设计良好的传统螺旋桨相比如何。

这是一个挑战，因为改进总是相对于基准而言——而基准可能不是最有效的设计开端。

另一个公正比较方面，似乎对于环形推进器尚未公布的是在相同推力下比较不同的推进器。只有这样，您才能看到减少噪音和旋转螺旋桨所需能量的真正优势。

家庭实验并不具有代表性。

麻省理工学院今年早些时候宣布，环形推进器赢得了MIT林肯实验室2022年研发100大奖，这引起了巨大的兴奋。大量使用3D打印环形推进器进行实验，但并非所有的实验都有积极的结果。

这可能是由于一些实验的普通公众没有对几何形状进行优化和科学研究方法不严谨所导致的。这为科学界提供了一个研究机会，以真正评估和优化环形和传统螺旋桨以增强它们的性能。

之前已经进行了一些优化研究，其中一些甚至使用了机器学习技术来识别合适的几何形状。工程师们也在尝试制作声音更少的螺旋桨，通过考虑人类对声音的感知来实现。

昂贵且难以扩展。

环形螺旋桨也存在明显的缺点。主要问题在于它们的复杂几何形状导致了生产成本高，使得大规模生产成为难题。

复杂的结构还需要特别的关注以避免不必要的振动，在高速旋转时这是一个重要的问题。这也增加了更高的制造成本。

当使用环形螺旋桨进行无人机飞行时，它们较重的重量也会对无人机的响应和稳定性产生影响。在风大或气流湍流条件下操作时，这非常关键。

总的来说，环形推进器是螺旋桨设计中令人兴奋的最新发展，至少在某些情况下是如此。虽然它们可以更加安静，但它们并不会完全取代传统的螺旋桨 - 没有哪种单一的螺旋桨设计适用于所有情况。