【正文】 許多特點(diǎn)，在平飛時(shí)表現(xiàn)得更為明顯。重新組成繞中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的另一種角度的陀螺，操縱旋翼傾斜的力量不會(huì)反彈。滾輪式漿尖噴氣直升機(jī)的重心，垂直于安裝旋翼的主軸下機(jī)艙的下部，旋翼平面不管向任何方向傾斜，重心的位置都是保持不變，機(jī)身也相對(duì)保持平衡，在急行、急停時(shí)會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)小的擺動(dòng)，但不防礙飛行器的正常飛行。轉(zhuǎn)翼式直升機(jī)，垂直升空后，向前飛行時(shí)，旋翼傾轉(zhuǎn)約160時(shí)，就能保證向前直飛。重量3．5kg 容 量1 6升旋翼直徑4m 槳盤面積1 m二、滾輪式漿尖噴氣直升機(jī)空氣動(dòng)力特點(diǎn)。研制適合滾輪式漿尖噴氣直升機(jī)使用的旋翼 ，由于旋翼是油箱，旋翼的斷面比現(xiàn)有直升機(jī)斷面要寬、要厚，每層旋翼的兩片漿葉用管子聯(lián)接，使其在工作時(shí)，油箱里的油保持一致，這樣旋翼在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。角度與旋翼盤平面一致，發(fā)動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，旋翼不會(huì)產(chǎn)生揮舞現(xiàn)象。特別會(huì)引起和加大揮舞現(xiàn)象。第一節(jié)滾輪式漿尖噴氣直升機(jī)飛行的原理。雙層旋翼直升飛機(jī)傾斜控制器，其特征是飛行器機(jī)身上設(shè)置一根管狀主軸，主軸的下部設(shè)置下旋翼座，下旋翼座安裝在帶有連結(jié)齒輪的下球形座上，下球形座安裝在主軸下部的軸承上，下球形座球面上設(shè)置有滑槽，下旋翼座上設(shè)置有滑塊，滑塊能在球面上作上下活動(dòng)，并把下球形座的旋轉(zhuǎn)力傳給下旋翼座，下旋翼座是一內(nèi)圓錐形齒輪，旋翼就安裝在齒輪下背面；主軸的上部設(shè)置上旋翼座，上旋翼座是一外圓錐形齒輪，齒輪安裝在上球形座上，上球形座安裝在主軸上部的軸承上，齒輪的上背面安裝旋翼，在上下旋翼座的中間安裝有三套滾輪，滾輪軸的兩頭設(shè)置有圓錐形齒輪，滾輪由上下兩個(gè)三角支架支撐，支架都安裝在球形座上，上支架使?jié)L輪的上圓錐形齒輪與上旋翼座外圓錐形齒輪連結(jié)，下支架使?jié)L輪的下圓錐形齒輪與下旋翼座的內(nèi)圓錐形齒輪連結(jié)，滾輪架與控制桿支架連結(jié)，控制桿支架穿到主軸內(nèi)，與傾斜面控制桿連結(jié)，由于上下旋翼座和上下三角形支架都是安裝在球形座上，飛行員通過(guò)傾斜面控制桿的操作，能使上下旋翼在平面內(nèi)可向任一方向同時(shí)傾斜，其中控制桿轉(zhuǎn)盤，使傾斜面控制桿的工作狀態(tài)保持穩(wěn)定，滾輪的上下三個(gè)支點(diǎn)，支撐著上下旋翼面保持平衡，下旋翼作正方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)內(nèi)圓錐形齒輪帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，滾輪帶動(dòng)上旋翼圓錐形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；通過(guò)內(nèi)外圓錐形齒輪與滾輪的連結(jié)方式，使上旋翼反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。但飛行中如果要長(zhǎng)時(shí)間保持這一狀態(tài)，駕駛員就感到疲勞。目前在直升機(jī)上采用的液壓助力器，構(gòu)造形式很多，但常見(jiàn)的有裝有主、副液壓分油滑閥的單腔液壓助力器(有的在主液壓分油滑閥上帶有阻尼活塞)。利用液壓助力器，飛行員只需施加很小的力就可操縱較大載荷的旋翼系統(tǒng)。目前民用直升機(jī)中設(shè)備所占的價(jià)格比已達(dá)10％左右。直升機(jī)機(jī)載設(shè)備品種繁多，包括電氣、顯示和控制、導(dǎo)航、通信及電子對(duì)抗故障診斷等。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，自由行程離合器的接通應(yīng)平穩(wěn)、無(wú)撞擊；在傳遞功率過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在各種狀態(tài)下離合器的主動(dòng)軸與從動(dòng)齒輪軸保持牢固的剛性連接，不發(fā)生打滑現(xiàn)象；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停車或從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速超過(guò)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速時(shí)，離合器的主動(dòng)軸與從動(dòng)齒輪軸可靠地白行脫開(kāi)。這種軸節(jié)用一組薄鋼片代替了彈性聯(lián)軸節(jié)中的橡膠塊。活動(dòng)聯(lián)軸節(jié)?，F(xiàn)代直升機(jī)上傳動(dòng)軸的聯(lián)軸節(jié)，為了減小振動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，大多數(shù)采用柔性結(jié)構(gòu)。　 一般軸的負(fù)荷大，使用條件復(fù)雜，對(duì)其平衡振動(dòng)特性及軸的可靠要求高。尾減速特點(diǎn)是裝有與腳蹬操縱相聯(lián)的尾漿漿葉變距機(jī)構(gòu)。(三)主減速器的潤(rùn)滑主減速器必須設(shè)置獨(dú)立、自主式潤(rùn)滑系統(tǒng)，用于減少齒輪和軸承的摩擦和磨損，防過(guò)熱、防腐蝕、防劃傷并通過(guò)滑油循環(huán)流動(dòng)以排出磨損產(chǎn)物。因此要求在實(shí)際使用中每工作一段時(shí)間后，要從直升機(jī)上卸下主減速器送往工廠翻修，更換被耗損的零件，檢查合格后再裝上直升機(jī)重新投入使用。主減速器的減速比即傳動(dòng)比，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出軸轉(zhuǎn)速與旋翼轉(zhuǎn)速之比；傳遞效率即傳遞過(guò)程中功率的損失。隨著直升機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，要求主減速器傳遞的功率越來(lái)越大，齒輪嚙合處的載荷也大得驚人。(九)振動(dòng)和噪聲為了發(fā)動(dòng)機(jī)自身安全可靠地工作，減少帶給機(jī)體的振動(dòng)載荷，也為了減少直升機(jī)戰(zhàn)場(chǎng)上被發(fā)現(xiàn)的可能并增加乘坐人員的舒適性，對(duì)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲水平都應(yīng)有一定的要求，同時(shí)，還應(yīng)有相應(yīng)的減、降噪設(shè)計(jì)、監(jiān)控措施來(lái)保證。發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性在很大程度上決定了其工作壽命長(zhǎng)短。(六)發(fā)動(dòng)機(jī)的加速性加速性是指發(fā)動(dòng)機(jī)從慢車轉(zhuǎn)速達(dá)到最大轉(zhuǎn)速所需要的時(shí)間，尤其對(duì)要求能迅速投入戰(zhàn)斗狀態(tài)的武裝直升機(jī)至關(guān)重要。當(dāng)環(huán)境溫度升高后，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣密度減小，發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率會(huì)因此降低，單位耗油率將會(huì)增加。一般渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的單位耗油率為0．26～0．3kgw(二)發(fā)動(dòng)機(jī)的單位耗油主率(kg／kW有效功率值一般在發(fā)動(dòng)機(jī)性能說(shuō)明書(shū)中給出。實(shí)踐證明，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)較活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)更能適合直升機(jī)的飛行特點(diǎn)。它的基本原理是通過(guò)魚(yú)叉作動(dòng)筒和鎖鉤座提供一個(gè)向下拉力，使直升機(jī)牢牢固定在艦面的橋柵上，從而阻止直升機(jī)滑動(dòng)和傾覆，保證直升機(jī)在艦上安全起降和快速系留?；两Y(jié)構(gòu)彈性變形吸能起到緩沖作用，但阻尼很小，因此，采用滑橇式起落架的直升機(jī)為了避免“地面共振”，在滑橇結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮設(shè)計(jì)有阻尼器。此外，為提供所需的側(cè)向剛度，對(duì)直升機(jī)機(jī)輪也有些特殊要求。為某直升機(jī)起落架雙腔式減震器。對(duì)于艦載直升機(jī)，還需裝備特殊著艦裝置，如拉降設(shè)備等。二、起落裝置(著陸、著水、著艦裝置)直升機(jī)起落裝置的主要作用是吸收在著陸時(shí)由于有垂直速度而帶來(lái)的能量，減少著陸撞擊引起的過(guò)載，以及保證在整個(gè)使用過(guò)程中不發(fā)生“地面共振”。機(jī)體外形對(duì)直升機(jī)飛行性能、操縱性和穩(wěn)定性有重要影響。圖2．2～22為直升機(jī)的“涵道風(fēng)扇”尾漿。雖然尾漿的功用與旋翼不同，但是它們都是有很多相似之處。三根拉桿同時(shí)上下運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)總距操縱，橫向拉桿的差動(dòng)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)橫向操縱。它用球鉸直接套在旋翼軸外面，球鉸外面通過(guò)兩個(gè)青銅軸瓦與旋轉(zhuǎn)環(huán)連接，旋轉(zhuǎn)環(huán)通過(guò)旋轉(zhuǎn)扭力臂與漿轂相連，不旋轉(zhuǎn)環(huán)通過(guò)雙排徑向止推軸承和旋轉(zhuǎn)環(huán)連接。(二)復(fù)合材料漿葉圖2．2—20所示為“海豚直升機(jī)的復(fù)合材料漿葉結(jié)構(gòu)，主要承力件“C形大梁主要承受離心力并提供了大部分揮舞彎曲剛度，它是由抗拉及彎曲方面比剛度和比強(qiáng)度較高的零度單向玻璃纖維預(yù)浸帶構(gòu)成。由于混合式漿葉在50年代后期逐漸被新式漿葉所代替。二、漿葉的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)旋翼系統(tǒng)中，漿葉是提供升力的重要部件，對(duì)漿葉設(shè)計(jì)除去氣動(dòng)力方面的要求之外，還有動(dòng)力學(xué)和疲勞方面的要求。中央星形件通過(guò)螺栓直接固定在旋翼軸接合盤上，球關(guān)節(jié)軸承連接漿葉，而內(nèi)端通過(guò)固定在星形件孔內(nèi)的球面層壓彈性體軸承與星形件相連接。(2)“山貓”直升機(jī)的無(wú)鉸式旋翼圖2．2—11所示為山貓直升機(jī)的漿轂結(jié)構(gòu)，它與BO一105直升機(jī)漿轂相比剛度要小，漿葉的揮舞運(yùn)動(dòng)由和漿軸相聯(lián)的揮舞柔性件彎曲變形實(shí)現(xiàn)，而擺振運(yùn)動(dòng)則是由變距鉸殼體的延伸段的彎曲變形實(shí)現(xiàn)。蹺蹺板式旋翼和萬(wàn)向接頭式旋翼的主要區(qū)別漿轂殼體中通過(guò)一個(gè)水平鉸與旋翼軸相連，這種漿轂構(gòu)造比萬(wàn)向接頭式簡(jiǎn)單一些，但是周期變距也是通過(guò)變距鉸來(lái)實(shí)現(xiàn)。內(nèi)部金屬板及兩塊外部金屬板之間各有一層硅橡膠，金屬板與橡膠硫化粘結(jié)在一起，內(nèi)部金屬板一端與軸向鉸軸頸相連，而外部金屬板則與中間連接件相連接。這時(shí)，充滿殼體內(nèi)的油液也就要以高速度流進(jìn)殼體與活塞之間的縫隙(或者是活塞上的節(jié)流孔)，活塞的左右就產(chǎn)生了壓力差，從而形成減擺力矩。減擺器對(duì)于防止出現(xiàn)“地面共振”，保證其有足夠的隱定性裕度是必要的。一、漿轂連結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(一)鉸接式鉸接式(又稱全鉸接式)旋翼漿轂是通過(guò)漿轂上設(shè)置揮舞鉸、擺振鉸和變距鉸來(lái)實(shí)現(xiàn)漿葉的揮舞、擺振和變距運(yùn)動(dòng)。第三章直升機(jī)構(gòu)造特點(diǎn)第一節(jié)升力系統(tǒng)旋翼系統(tǒng)由漿葉和漿轂組成。反之，操縱得越柔和，保持平衡就越容易。例如上提油門總距桿后，旋翼拉力和反作用力矩都增大，在直升機(jī)增加高度的同時(shí)又要向一邊偏轉(zhuǎn)。此時(shí)，駕駛員應(yīng)根據(jù)機(jī)頭上仰角速度的大小和接近預(yù)定狀態(tài)的程度，及時(shí)、適量地向前回桿。但當(dāng)飛行狀態(tài)發(fā)生變化后，由于直升機(jī)的角速度阻尼小，操縱靈敏度較高，使直升機(jī)姿態(tài)變化量很大，往往超過(guò)預(yù)定的飛行狀態(tài)，在懸停時(shí)此種現(xiàn)象更為明顯。由此可見(jiàn)，直升機(jī)對(duì)操縱桿的反應(yīng)總帶有一定的延遲。直升機(jī)推桿為得到所需力矩就要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，即需要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間旋翼的氣流才會(huì)改變到新的方向。對(duì)于縱列式直升機(jī)來(lái)說(shuō)，在自動(dòng)傾斜器向前、向后傾斜的同時(shí)，前旋翼和后旋翼總距將產(chǎn)生差動(dòng)變化，此時(shí)，隨著自動(dòng)傾斜器傾斜，一方的旋翼總距將減小，另一方旋翼的總距此時(shí)將增大。 三爪傳動(dòng)臂隨同尾槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)三個(gè)拉桿使三片槳葉繞自身縱軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，根據(jù)腳蹬蹬出方向和動(dòng)作量大小，來(lái)增大或減小尾槳槳距。 下面以某些直升機(jī)三葉片尾槳系統(tǒng)為例，介紹尾槳操縱機(jī)構(gòu)的組成及工作原理。由于槳距周期性變化，槳葉在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生揮舞。旋翼由900旋轉(zhuǎn)到2700，由于槳距減小槳葉剖面迎角也減小。旋轉(zhuǎn)平面傾斜是靠周期性改變槳距得到的。此時(shí)所有將葉同時(shí)增大或減小相同的迎角，就會(huì)相應(yīng)地增大或減小升力，因而直升機(jī)也會(huì)相應(yīng)地進(jìn)行垂直上升或下降。直升機(jī)的駕駛桿動(dòng)作時(shí)旋轉(zhuǎn)環(huán)和不旋轉(zhuǎn)環(huán)隨同套環(huán)一起向前、后、左、右傾斜或任意方向傾斜。為減少駕駛桿的載荷，大多數(shù)直升機(jī)操縱系統(tǒng)中都安裝有液壓助力器。油門總距桿通常位于駕駛員座椅的左方，由駕駛員左手操縱，此桿可急時(shí)操縱旋翼總距和發(fā)動(dòng)機(jī)油門，實(shí)現(xiàn)總距和油門聯(lián)合操縱。此外還有油門調(diào)節(jié)環(huán)、直升機(jī)配平調(diào)整片開(kāi)關(guān)及其他手柄(見(jiàn)圖2．1—24)。涵道尾槳這種尾槳由兩部分組成：一部分是置于尾斜梁中的涵道；另一部分是位于涵道中央的轉(zhuǎn)子，其特點(diǎn)是涵道尾槳直徑小、葉片數(shù)目多。直升機(jī)航向操縱和平衡反作用力矩，只需增加或減少尾槳拉力(推力)，對(duì)尾槳總距操縱是通過(guò)腳蹬操縱系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而且，可能通過(guò)加大或減少小尾槳的拉力(推力)來(lái)實(shí)現(xiàn)直升機(jī)的航向操縱；某些直升機(jī)的尾軸向上斜置一個(gè)角度，可以提供部分升力，也可以調(diào)整直升機(jī)重心范圍。雙旋翼式布局。(見(jiàn)圖2．1～20)。如果不采取措施予以平衡，那么這個(gè)反作用力矩就會(huì)使直升機(jī)逆旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)。從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)分析，直升機(jī)在懸停狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的軸功率，其中約90％用于旋翼，分配給尾槳、傳達(dá)裝置等消耗的軸功率加起來(lái)約占10％。(2)直升機(jī)起飛，只要旋翼產(chǎn)生拉力大于重力，就能離地垂直升空，下降時(shí)，也只要通過(guò)操縱改變拉力的大小，使拉力小于重力，就能降低高度垂直降落。線性扭轉(zhuǎn)比較好制造，非線性理想扭轉(zhuǎn)則是根據(jù)空氣動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)的需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，但制造上較困難。駕駛員通過(guò)直升機(jī)的操縱系統(tǒng)可以改變旋翼的總距和各片槳葉的槳距，根據(jù)不同的飛行狀態(tài)，總距的變化范圍約為2～14度。(2)槳葉剖面形狀槳葉剖面形狀與飛機(jī)機(jī)翼剖面形狀相類似，均稱作翼型。近年來(lái)槳尖的形狀變化發(fā)展較多。(6)旋翼轉(zhuǎn)速和角速度旋翼轉(zhuǎn)速(n)一般以每分鐘一轉(zhuǎn)為單位(r/min)，而角速度(Q)以每秒鐘一個(gè)弧長(zhǎng)為單位(rad／s)，兩者關(guān)系如下：Q=兀n/30旋翼轉(zhuǎn)速要受到葉尖速度的限制，以避免葉尖出現(xiàn)過(guò)大的空氣壓縮效應(yīng)。(4)旋翼迎角如圖2．1—5所示，直升機(jī)的相對(duì)氣流同槳轂旋轉(zhuǎn)平面之間的夾角，叫旋翼迎角，用as表示。大型直升機(jī)的旋翼直徑可達(dá)30m以上，小型直升機(jī)的也有7～8m。 產(chǎn)生其他分力及力矩對(duì)直升機(jī)進(jìn)行控制或機(jī)動(dòng)飛行，類似于飛機(jī)上各操縱面的作用。利用旋翼旋轉(zhuǎn)時(shí)提供的升力、前進(jìn)力和操縱力，能有效地完成空中懸停、垂直起落和前飛、后飛、側(cè)飛等飛行，這就是直升機(jī)有別于飛機(jī)等其他航空飛行器的基本特點(diǎn)。振動(dòng)水平(約0．05g)、噪聲水平(約80dB)已得到良好控制。振動(dòng)水平(約O．1 0g)、噪聲水平(約90dB)又進(jìn)一步得到控制。典型的機(jī)型有米一“超黃蜂”等直升機(jī)。 二、第二代直升機(jī) 從60年代初期到70年代中期，發(fā)展了第二代直升機(jī)。2；直升飛機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)述； 已往的大約半個(gè)世紀(jì)中，直升機(jī)在技術(shù)上經(jīng)歷了幾項(xiàng)重大的突破性進(jìn)展，從技術(shù)特征來(lái)看，大體上可以分為四代： 一、第一代直升機(jī) 從第一架可以正式飛行的直升機(jī)在20世紀(jì)30年代末問(wèn)世至60年代初期，是第一代直升機(jī)發(fā)展階段。這種飛行器的上下層旋翼的正反方向旋轉(zhuǎn)和上下旋翼的連接都是由滾輪來(lái)帶動(dòng)的，旋翼的傾斜方向也是由滾輪來(lái)控制的，專利公開(kāi)后，我們生產(chǎn)模型來(lái)做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)證明用滾輪來(lái)控制旋翼傾斜方向是可行的，而上下旋翼用橡膠來(lái)連接，在旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候由于溫度、濕度、磨損等原因，上下旋翼會(huì)產(chǎn)生打滑的現(xiàn)象。通過(guò)觀察我發(fā)現(xiàn)直升飛機(jī)旋翼朝什么方向傾斜，直升飛機(jī)就向什么方向飛行，而現(xiàn)有的直升飛機(jī)卻不是直接控制旋翼傾斜方向，我的發(fā)明方向就是要找出直接使旋翼傾斜的方法，通過(guò)3年的摸索，在2003年7月4日，彭凱、彭晶、代宇共同申請(qǐng)了“滾輪式雙層旋翼直升飛行器”，專利號(hào)031473016。2006年至2009年，彭凱在李林的支持下，開(kāi)展了實(shí)質(zhì)性的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，如齒輪的外形和穩(wěn)定，旋翼盤的控制穩(wěn)定，齒輪的潤(rùn)滑等，在2009年4月17日申報(bào)的“雙層旋翼直升飛機(jī)傾斜控制器”上，機(jī)械機(jī)構(gòu)方面的技術(shù)問(wèn)題，在專利申請(qǐng)的文件上都給予解決了。典型的機(jī)型如米一bell47等直升機(jī)。振動(dòng)水平(約O．15g)、噪聲水平(約l OOdB)有所降低。最大飛行速度約達(dá)300km／h。最大平飛速度已約達(dá)3 1 5km／h。二、現(xiàn)有直升飛機(jī)的技術(shù)簡(jiǎn)介 第一節(jié) 直升機(jī)飛行特點(diǎn) 直升機(jī)最顯著的標(biāo)志是旋翼，即可旋轉(zhuǎn)的翼面。 產(chǎn)生向前的不平分力克服空氣阻力使直升機(jī)前進(jìn)，類似于飛機(jī)上推進(jìn)器的作用(例如螺旋槳或噴氣發(fā)動(dòng)機(jī))。 (二)工作參數(shù) 旋翼的基本參數(shù) (1)旋翼直徑 旋翼旋轉(zhuǎn)時(shí)，槳尖所劃圓圈的直徑，叫做旋翼直徑，用D表示(圖2．1—4)。(3)旋翼實(shí)度各片槳葉中面積與整個(gè)槳盤面積之比，叫做旋翼實(shí)度，以希臘字母6表示。一個(gè)是沿槳轂旋轉(zhuǎn)軸方向的分量(V0sinas)；一個(gè)是沿槳轂旋轉(zhuǎn)平面的分量(VocosaS)。槳葉的基本特性和參數(shù)(1)槳葉平面形狀槳葉平面形狀常見(jiàn)的有矩形、梯形和矩形加后掠形槳尖等。原因之一是前行槳葉尖的空氣壓縮性不允許速度過(guò)大，通常限制M數(shù)在O．92以下。(3)槳葉剖面安裝