【文章內(nèi)容簡介】 二是涵道尾槳；三是無尾槳環(huán)量控制系統(tǒng) 傳統(tǒng)的尾槳由槳葉和尾槳轂兩部分組成。尾槳轂有軸向鉸和水平鉸軸向鉸允許尾槳葉轉(zhuǎn)動，增大或減小槳葉仰角 ；水平鉸允許尾槳葉作揮舞運動。這種尾槳技術(shù)發(fā)展比較成熟，但存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安全性不好、氣動效率不高，以及產(chǎn)生的噪聲大等特點。 涵道尾槳是在垂尾中制成筒形涵道，在涵道內(nèi)裝有槳尾葉和尾槳轂，利用涵道產(chǎn)生的附加氣動力來平衡旋翼扭轉(zhuǎn)。它有氣動性能好、阻力小、噪聲低及安全西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 7 性好等優(yōu)點，但在懸停時消耗的功率比普通尾槳的多。 無尾槳環(huán)量控制系統(tǒng)是根據(jù)流速大、壓力小，流速小、壓力大的原理，采用一個低壓空氣循環(huán)系統(tǒng)代替常規(guī)尾槳。該系統(tǒng)除尾槳前部的進氣口和尾部的噴氣口外，還有壓氣風扇、帶縫尾梁和可轉(zhuǎn)動的噴氣錐體。 動力裝置是直升機 動力的提供者，它把燃料的化學能轉(zhuǎn)化成機械能，驅(qū)動旋翼旋轉(zhuǎn)。直升機的動力裝置主要分為兩類，即航空活塞式發(fā)動機和航空渦輪發(fā)動機。發(fā)動機對直升機的各種特性都有重要影響，直升機對發(fā)動機的一般要求是功重比高、耗油率低、高度特性與溫度特性好起動容易、加速快、可靠性高、維修性好、振動與噪聲小。直升機對發(fā)動機還有兩項特殊的要求：一是要求發(fā)動機在起動停車和旋翼自轉(zhuǎn)時必須能使旋翼與發(fā)動機脫開；二是要求發(fā)動機的扭矩 — 轉(zhuǎn)速特性保持足夠的穩(wěn)定性。 在直升機發(fā)展初期，均采用技術(shù)上比較成熟的航空活塞式發(fā)動機作為直升機的動力裝置。但由于其 振動大功重比低控制復(fù)雜等許多問題，在 20 世紀 50 年代渦輪軸發(fā)動機出現(xiàn)后逐漸被淘汰。由于活塞發(fā)動機具有耗油率低、價格便宜的優(yōu)點，仍在輕小型直升機上使用。與活塞式發(fā)動機相比，渦輪發(fā)動機有明顯的優(yōu)點：功重比大、維修簡單、振動小較小的截面改善了直升機的氣動性能。但它也存在如下缺點：動力渦輪轉(zhuǎn)速高，增大了直升機主減速器的傳動比，造成減速器大而復(fù)雜；燃油消耗率一般比活塞式發(fā)動機略高；周圍介質(zhì)對其工作的影響較大；小尺寸的渦輪發(fā)動機生產(chǎn)難度大等。 圖 13 涵道式尾槳 圖 14 傳統(tǒng)尾 現(xiàn)代直升機傳動系統(tǒng)是一個由各附件組成的整體，它通過各附件將發(fā)動機產(chǎn)生的功率傳遞給旋翼、尾槳和輔助件。它主要有主減速器、中間減速器和尾減速器、傳動軸、自由行程離合器、套齒聯(lián)軸節(jié)、旋翼剎車裝置、散熱風扇以及主減速器架組成。構(gòu)成傳動裝置的主要零件是齒輪、軸和軸承。 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 8 主減速器是傳動機構(gòu)中最復(fù)雜、最大和最重的一個部件，也是直升機上主要部件之一，一般采用齒輪式傳動。它有發(fā)動機的功率輸入端以及與旋翼、尾槳附件傳動軸相連的功率輸出端。主減 速器的工作特點是減速、轉(zhuǎn)向及并車。它將高轉(zhuǎn)速小扭矩的發(fā)動機功率變成低轉(zhuǎn)速、大扭矩傳遞給旋翼軸，并按轉(zhuǎn)速、扭矩要求將功率傳遞給尾槳、附件等。在直升機中主減速器還起著中樞受力構(gòu)件的作用，直接承受旋翼產(chǎn)生的全部作用力和力矩并傳遞給機體。 由于主減速器在直升機中的作用獨特，因而對其除了提出壽命長、可靠性高和維修性好等基本要求外，還提出了一些特殊要求：一是傳遞功率適當，重量輕。二是傳動比大，傳遞效率要高。三是干運轉(zhuǎn)能力強。 直升機操縱系統(tǒng)一般由周期變距操縱桿、腳蹬、油門總變距桿、自動傾斜器、液壓助 力器、加載機構(gòu)、旋翼剎車以及連桿、搖臂等組成。這個操縱系統(tǒng)分為三大部分：油門總距變距系統(tǒng)、腳操縱系統(tǒng)和周期變距操縱桿操縱系統(tǒng)。操縱油門總距變距桿，可以使直升機垂直升降；操縱腳蹬，可以使直升機拐彎；操縱周期變距操縱桿，可以是直升機往任意方向飛行。 直升機操作系統(tǒng)中一個獨特的部件是自動傾斜器，它是操縱系統(tǒng)中最復(fù)雜的部件。直升機是利用自動傾斜器改變旋翼槳葉總距和周期變距來實現(xiàn)操縱的。它裝載旋翼槳轂之內(nèi)或槳轂附近，用于將周期變距操縱和總距操縱桿的動作由不旋轉(zhuǎn)的操縱傳動桿傳給旋轉(zhuǎn)的槳葉。 對直升機操作系統(tǒng)的基本要求是 ：質(zhì)量小，剛度大，由摩擦、活動間隙和變形引起的操作系統(tǒng)滯后時間應(yīng)最短，駕駛桿和腳蹬上的反作用力要緩和，縱向操縱、橫向操縱、方向操縱和總距操縱應(yīng)互不干擾，在機體發(fā)生變形時操作系統(tǒng)不應(yīng)出現(xiàn)卡死和夾住現(xiàn)象，附件應(yīng)便于檢查、安裝和拆卸。 傳統(tǒng)的機械操作系統(tǒng)存在質(zhì)量大、體積小、操縱力大、非線性彈性變形、綜合性能差等特點。因此，為了克服這些缺點，電傳操作系統(tǒng)逐步發(fā)展起來。所謂電傳操縱系統(tǒng)就是將飛行員的操縱信號，經(jīng)過變換器轉(zhuǎn)換成電信號，通過電纜直接傳輸操縱信號來操縱直升機的系統(tǒng)，其主要組成包括傳感器、中央計算機、作動器和 電源等。 光傳操作系統(tǒng)就是以光代替電作為傳輸載體，以光導纖維作為物理傳輸媒介，在計算機之間或計算機與遠距終端之間傳遞指令或反饋信息的飛行控制系統(tǒng)。 直升機起落架的主要作用是直升機著陸時吸收垂直下降速度產(chǎn)生的能量，減西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 9 少觸地撞擊引起的過載，以及防止在起飛、著陸和地面開車時出現(xiàn)地面共振。起落架還用于直升機的地面滑行和停放。 直升機起落架的型式有多種，有用于地面的輪式起落架和滑撬式起落架，有用于水上降落的浮筒式起落架，也有同時裝有浮筒和機輪的兩用起落架。由于直升機的飛行速度都不高，所以大多起落架都 是不可收放的固定式，通常只有在起落架的支柱和斜支柱上安裝整流罩以減小阻力。在飛行速度較高的直升機上，已采用可收放式起落架。在單旋翼帶尾槳式直升機上的尾梁和尾斜梁的連接處，通常裝有尾撐，以防止尾槳葉打地或尾梁和中間減速器與地面相撞。 圖 15 輪式起落架 圖 16 滑撬式起落架 機身主要用于裝載空勤人員、旅客、貨物、設(shè)備和燃油等，并支持和固定發(fā)動機、主減速器、旋翼、尾槳和起落裝置等部件，從而構(gòu)成能滿足一定技術(shù)和使用要求的直升機 。機身內(nèi)部所包含的空間構(gòu)成了駕駛艙、客艙和各種設(shè)備艙，用于容納乘員、貨物以及攜帶燃油和各種電子設(shè)備。機身又是直接承受和產(chǎn)生空氣西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 10 動力的部件，并構(gòu)成直升機的氣動外形。另外，機身還具有承載和傳動的功能。所在貨物、旋翼和尾槳等所產(chǎn)生的各種載荷，主要是通過連接接頭以集中載荷的形式作用在機身上，并通過機身構(gòu)件把這些力和力矩分散傳遞到各個部位，最終使機身各個部位上的力和力矩均獲得平衡。 直升機的機身結(jié)構(gòu)，根據(jù)其不同的技術(shù)要求各有特點。按結(jié)構(gòu)的承力形式可分為桁架式結(jié)構(gòu)和薄壁式結(jié)構(gòu)兩種，薄壁式機身結(jié)構(gòu)又可分為桁梁式、桁條式和硬殼式三種。 過去機身結(jié)構(gòu)多是用鋁、鎂等輕金屬材料制造的，現(xiàn)在復(fù)合材料已大量應(yīng)用于機身結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料的比強度、比剛度比鋁合金的高，能大大減輕機身結(jié)構(gòu)重量，而且破損安全性能好。 直升機機載設(shè)備是指直升機上保證直升機飛行和完成各種任務(wù)的設(shè)備。隨著現(xiàn)代直升機的發(fā)展，機載設(shè)備的重要性越來越突出。機載設(shè)備的先進性已成為現(xiàn)代直升機先進與否的重要標志之一。 保證飛行的飛行設(shè)備有各種儀表、電氣、供氧、通信、導航、防冰、加溫、滅火等設(shè)備，這些設(shè)備與普通固定翼飛機上的設(shè)備類似。 根據(jù)執(zhí)行任務(wù)的不同，直升機將 安裝不同的任務(wù)設(shè)備。救護直升機可安裝救援吊車、擔架、醫(yī)療設(shè)備等，農(nóng)有直升機可安裝農(nóng)藥箱、噴霧桿等，武裝直升機可攜帶火控系統(tǒng)、導彈、火箭彈和機炮等武器，反潛直升機裝載吊放聲吶和反潛魚雷。 直升機的分類及其特點 直升機的分類按照不同的角度有不同的分類方法。目前，人們一般按直升機的結(jié)構(gòu)形式、起飛重量、用途、使用的發(fā)動機種類和有無人駕駛對直升機分類。 按直升機結(jié)構(gòu)形式分類，主要從平衡旋翼反扭矩的方式、驅(qū)動旋翼的方式和提供升力與推進力的不同方式來區(qū)分。直升機按平衡旋翼反扭矩的方式可分為 單旋翼帶尾槳式、雙旋翼式、多旋翼式，按驅(qū)動旋翼的方式可分為機械驅(qū)動式、槳尖噴氣驅(qū)動式，按提供升力與推進力的方式可分為正常式、帶翼式、傾轉(zhuǎn)旋翼式、復(fù)合式以及其他還在研究之中的新結(jié)構(gòu)。在這些結(jié)構(gòu)中有的構(gòu)型通過不斷的發(fā)展，技術(shù)相對較成熟，已研制出實用的型號，并在軍用民用領(lǐng)域大量使用，如單旋翼帶尾槳式、雙旋翼共軸式、雙旋翼縱列式、傾轉(zhuǎn)旋翼式、交叉式等；有的因技術(shù)難度很大沒有發(fā)展起來，或是技術(shù)上可實現(xiàn)，但與其他構(gòu)型相比性價比相對西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 11 較差；有的還在研究之中。 按起飛重量對直升機進行分類，能反映直升 機在技術(shù)、經(jīng)濟、使用等方面的差別，直升機的起飛重量問題是直升機研制、生產(chǎn)和使用中人們非常關(guān)注的問題。人們尤其重視運輸直升機的噸位、空機重量、有效載荷、客艙容積、外部吊掛能力、航程及續(xù)航時間等。一般來講，噸位越大的直升機裝載量越大，采購價格也越高。按直升機最大起飛重量不同可將它們大致分為小型、輕型、中型、大型和重型等。 按用途來分類是一種重要的直升機分類方法。因為直升機的用途是它的主要特征，它的性能、構(gòu)造和外形基本上是由其用途決定的。直升機按用途可以分為軍用和民用兩大類，軍用直升機遂行軍 事任務(wù)，民用直升機擔負民用任務(wù)。 （ 1）軍用直升機 軍用直升機是遂行軍事任務(wù)為目的的直升機的統(tǒng)稱。根據(jù)其遂行的主要任務(wù)不同，用直升機可分為軍用運輸直升機、武裝直升機和戰(zhàn)斗勤務(wù)直升機三個類。 （ 2）民用直升機 顧名思義，民用直升機是指用于客運、貨運、吊裝、公共事務(wù)，以及搶險救災(zāi)和醫(yī)療救護等民事活動的直升機。民用直升機已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟建設(shè)的各個方面，按用途大體可以分為：通用運輸直升機、旅客運輸直升機、公共服務(wù)直升機、特種作業(yè)直升機以及起重直升機和教練直升機。 按其他分類方法為力研制或使用需要，有時也用其他方 法來區(qū)分不同直升機。主要有以下幾類。 （ 3）按發(fā)動機數(shù)量分類 按照直升機安裝發(fā)動機數(shù)量的多少，可分為單發(fā)、雙發(fā)和多發(fā)。 （ 4）按駕駛員座位分類 可分為單駕駛或雙駕駛，雙駕駛又有橫列式和縱列式之分。 （ 5）按起飛場地分類 可分為只能在陸地上起降的陸地直升機，大多數(shù)直升機屬于這一類；即可在陸地也能在水面起降的水陸兩用直升機；以軍艦或船只為起降基地的艦載直升機。 （ 6）按有無人駕駛分類 可分為有人駕駛直升機和無人駕駛直升機。 （ 7）按隱身水平分類 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 12 可分為隱身直升機、準隱身直升機和非隱身直升機。 總之，直升機的分類 方法很多，目前并沒有成形非常嚴格的分類發(fā)發(fā)，并且，今后隨著直升機技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展，直升機的分類方法也會隨之發(fā)展。 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 13 2 直升機的機身結(jié)構(gòu) 直升機的應(yīng)力應(yīng)變 直升機結(jié)構(gòu)在各種力的綜合作用下主要承受五種基本變形：受拉變形、受壓變形、彎曲變形、受剪變形和扭轉(zhuǎn)變形。 圖 21 直升機結(jié)構(gòu)的基本變形 （ 1）受拉變形：拉伸載荷通常使一個部 件被拉伸而發(fā)生形變，承受件通常稱為拉桿。 （ 2）受壓變形：受壓載荷通常使一個部件受壓而發(fā)生變形，當一個部件受壓時，它有變彎的趨勢，最大壓應(yīng)力存在于變彎的外側(cè)和內(nèi)側(cè)。外側(cè)是拉伸，內(nèi)測時受壓。薄的構(gòu)件在壓力作用下變彎或皺折，良好的設(shè)計可使很輕的管能承受很大的載荷。 （ 3）彎曲變形：一個載荷以一個角度作用于一部件上，使它彎曲而發(fā)生變形。這樣的部件通常就是梁，典型的工字梁的壓縮和拉伸載荷由上下冠部來承擔。中間部分叫做腹板，承載剪切載荷。它的厚度通常很薄，因為冠部可以防止它變皺。 （ 4）受剪變形：剪切是指在力的作用下 相鄰層間的滑動趨勢。對于鉚接或螺栓連接的兩塊板，分別在兩端施加拉伸力，試圖將二者分開，在鉚釘或螺栓上所承受的力就是剪切力，而材料因此產(chǎn)生的變形叫受剪變形。 扭轉(zhuǎn)變形：扭轉(zhuǎn)力是指拉伸力與壓力的組合，拉伸力與壓力的方向相對于外力為 45176。二者之間相互為 90176。材料在扭轉(zhuǎn)力的作用下發(fā)生的變形叫扭轉(zhuǎn)變形。 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 14 如果材料中應(yīng)力逐漸增大，最終將導致材料的斷裂。這是材料能夠承受的極限靜載荷。在大多數(shù)情況下，這種情況不會出現(xiàn)在直升機結(jié)構(gòu)上。假設(shè)極限靜載荷的一部分作用與結(jié)構(gòu)上，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生變形而不會斷裂。一旦去掉外力 ，結(jié)構(gòu)又恢復(fù)到它正常的狀態(tài)。這樣的作用循環(huán)可以重復(fù)