【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(dòng)，增大或減小槳葉仰角 ；水平鉸允許尾槳葉作揮舞運(yùn)動(dòng)。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(dòng)效率不高，以及產(chǎn)生的噪聲大等特點(diǎn)。 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(dòng)力來平衡旋翼扭轉(zhuǎn)。它有氣動(dòng)性能好、阻力小、噪聲低及安全西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 性好等優(yōu)點(diǎn)，但在懸停時(shí)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(gè)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(jìn)氣口和尾部的噴氣口外，還有壓氣風(fēng)扇、帶縫尾梁和可轉(zhuǎn)動(dòng)的噴氣錐體。 動(dòng)力裝置是直升機(jī) 動(dòng)力的提供者，它把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)旋翼旋轉(zhuǎn)。直升機(jī)的動(dòng)力裝置主要分為兩類，即航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)直升機(jī)的各種特性都有重要影響，直升機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)容易、加速快、可靠性高、維修性好、振動(dòng)與噪聲小。直升機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)還有兩項(xiàng)特殊的要求：一是要求發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)停車和旋翼自轉(zhuǎn)時(shí)必須能使旋翼與發(fā)動(dòng)機(jī)脫開；二是要求發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩 — 轉(zhuǎn)速特性保持足夠的穩(wěn)定性。 在直升機(jī)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(dòng)機(jī)作為直升機(jī)的動(dòng)力裝置。但由于其 振動(dòng)大功重比低控制復(fù)雜等許多問題，在 20 世紀(jì) 50 年代渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)后逐漸被淘汰。由于活塞發(fā)動(dòng)機(jī)具有耗油率低、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，仍在輕小型直升機(jī)上使用。與活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)有明顯的優(yōu)點(diǎn)：功重比大、維修簡(jiǎn)單、振動(dòng)小較小的截面改善了直升機(jī)的氣動(dòng)性能。但它也存在如下缺點(diǎn)：動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)速高，增大了直升機(jī)主減速器的傳動(dòng)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(dòng)機(jī)略高；周圍介質(zhì)對(duì)其工作的影響較大；小尺寸的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)由各附件組成的整體，它通過各附件將發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)軸、自由行程離合器、套齒聯(lián)軸節(jié)、旋翼剎車裝置、散熱風(fēng)扇以及主減速器架組成。構(gòu)成傳動(dòng)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(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 主減速器是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中最復(fù)雜、最大和最重的一個(gè)部件，也是直升機(jī)上主要部件之一，一般采用齒輪式傳動(dòng)。它有發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸入端以及與旋翼、尾槳附件傳動(dòng)軸相連的功率輸出端。主減 速器的工作特點(diǎn)是減速、轉(zhuǎn)向及并車。它將高轉(zhuǎn)速小扭矩的發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)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(jī)體。 由于主減速器在直升機(jī)中的作用獨(dú)特，因而對(duì)其除了提出壽命長(zhǎng)、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(dāng)，重量輕。二是傳動(dòng)比大，傳遞效率要高。三是干運(yùn)轉(zhuǎn)能力強(qiáng)。 直升機(jī)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(dòng)傾斜器、液壓助 力器、加載機(jī)構(gòu)、旋翼剎車以及連桿、搖臂等組成。這個(gè)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(jī)垂直升降；操縱腳蹬，可以使直升機(jī)拐彎；操縱周期變距操縱桿，可以是直升機(jī)往任意方向飛行。 直升機(jī)操作系統(tǒng)中一個(gè)獨(dú)特的部件是自動(dòng)傾斜器，它是操縱系統(tǒng)中最復(fù)雜的部件。直升機(jī)是利用自動(dòng)傾斜器改變旋翼槳葉總距和周期變距來實(shí)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(dòng)作由不旋轉(zhuǎn)的操縱傳動(dòng)桿傳給旋轉(zhuǎn)的槳葉。 對(duì)直升機(jī)操作系統(tǒng)的基本要求是 ：質(zhì)量小，剛度大，由摩擦、活動(dòng)間隙和變形引起的操作系統(tǒng)滯后時(shí)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(jī)體發(fā)生變形時(shí)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(jī)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(diǎn)。因此，為了克服這些缺點(diǎn)，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(hào)，經(jīng)過變換器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過電纜直接傳輸操縱信號(hào)來操縱直升機(jī)的系統(tǒng)，其主要組成包括傳感器、中央計(jì)算機(jī)、作動(dòng)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(dǎo)纖維作為物理傳輸媒介，在計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)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(jī)起落架的主要作用是直升機(jī)著陸時(shí)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(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)出現(xiàn)地面共振。起落架還用于直升機(jī)的地面滑行和停放。 直升機(jī)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(shí)裝有浮筒和機(jī)輪的兩用起落架。由于直升機(jī)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(jī)上，已采用可收放式起落架。在單旋翼帶尾槳式直升機(jī)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(jī)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(dòng)機(jī)、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(jī) 。機(jī)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(jī)身又是直接承受和產(chǎn)生空氣西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 動(dòng)力的部件，并構(gòu)成直升機(jī)的氣動(dòng)外形。另外，機(jī)身還具有承載和傳動(dòng)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(jī)身上，并通過機(jī)身構(gòu)件把這些力和力矩分散傳遞到各個(gè)部位，最終使機(jī)身各個(gè)部位上的力和力矩均獲得平衡。 直升機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)，根據(jù)其不同的技術(shù)要求各有特點(diǎn)。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(jī)身結(jié)構(gòu)又可分為桁梁式、桁條式和硬殼式三種。 過去機(jī)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(jī)身結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料的比強(qiáng)度、比剛度比鋁合金的高，能大大減輕機(jī)身結(jié)構(gòu)重量，而且破損安全性能好。 直升機(jī)機(jī)載設(shè)備是指直升機(jī)上保證直升機(jī)飛行和完成各種任務(wù)的設(shè)備。隨著現(xiàn)代直升機(jī)的發(fā)展，機(jī)載設(shè)備的重要性越來越突出。機(jī)載設(shè)備的先進(jìn)性已成為現(xiàn)代直升機(jī)先進(jìn)與否的重要標(biāo)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(dǎo)航、防冰、加溫、滅火等設(shè)備，這些設(shè)備與普通固定翼飛機(jī)上的設(shè)備類似。 根據(jù)執(zhí)行任務(wù)的不同，直升機(jī)將 安裝不同的任務(wù)設(shè)備。救護(hù)直升機(jī)可安裝救援吊車、擔(dān)架、醫(yī)療設(shè)備等，農(nóng)有直升機(jī)可安裝農(nóng)藥箱、噴霧桿等，武裝直升機(jī)可攜帶火控系統(tǒng)、導(dǎo)彈、火箭彈和機(jī)炮等武器，反潛直升機(jī)裝載吊放聲吶和反潛魚雷。 直升機(jī)的分類及其特點(diǎn) 直升機(jī)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(jī)的結(jié)構(gòu)形式、起飛重量、用途、使用的發(fā)動(dòng)機(jī)種類和有無人駕駛對(duì)直升機(jī)分類。 按直升機(jī)結(jié)構(gòu)形式分類，主要從平衡旋翼反扭矩的方式、驅(qū)動(dòng)旋翼的方式和提供升力與推進(jìn)力的不同方式來區(qū)分。直升機(jī)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(dòng)旋翼的方式可分為機(jī)械驅(qū)動(dòng)式、槳尖噴氣驅(qū)動(dòng)式，按提供升力與推進(jìn)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(duì)較成熟，已研制出實(shí)用的型號(hào)，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(shí)現(xiàn)，但與其他構(gòu)型相比性價(jià)比相對(duì)西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 較差；有的還在研究之中。 按起飛重量對(duì)直升機(jī)進(jìn)行分類，能反映直升 機(jī)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、使用等方面的差別，直升機(jī)的起飛重量問題是直升機(jī)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(yùn)輸直升機(jī)的噸位、空機(jī)重量、有效載荷、客艙容積、外部吊掛能力、航程及續(xù)航時(shí)間等。一般來講，噸位越大的直升機(jī)裝載量越大，采購(gòu)價(jià)格也越高。按直升機(jī)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(jī)分類方法。因?yàn)橹鄙龣C(jī)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(jī)按用途可以分為軍用和民用兩大類，軍用直升機(jī)遂行軍 事任務(wù)，民用直升機(jī)擔(dān)負(fù)民用任務(wù)。 （ 1）軍用直升機(jī) 軍用直升機(jī)是遂行軍事任務(wù)為目的的直升機(jī)的統(tǒng)稱。根據(jù)其遂行的主要任務(wù)不同，用直升機(jī)可分為軍用運(yùn)輸直升機(jī)、武裝直升機(jī)和戰(zhàn)斗勤務(wù)直升機(jī)三個(gè)類。 （ 2）民用直升機(jī) 顧名思義，民用直升機(jī)是指用于客運(yùn)、貨運(yùn)、吊裝、公共事務(wù)，以及搶險(xiǎn)救災(zāi)和醫(yī)療救護(hù)等民事活動(dòng)的直升機(jī)。民用直升機(jī)已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)方面，按用途大體可以分為：通用運(yùn)輸直升機(jī)、旅客運(yùn)輸直升機(jī)、公共服務(wù)直升機(jī)、特種作業(yè)直升機(jī)以及起重直升機(jī)和教練直升機(jī)。 按其他分類方法為力研制或使用需要，有時(shí)也用其他方 法來區(qū)分不同直升機(jī)。主要有以下幾類。 （ 3）按發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量分類 按照直升機(jī)安裝發(fā)動(dòng)機(jī)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(chǎng)地分類 可分為只能在陸地上起降的陸地直升機(jī)，大多數(shù)直升機(jī)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(jī)；以軍艦或船只為起降基地的艦載直升機(jī)。 （ 6）按有無人駕駛分類 可分為有人駕駛直升機(jī)和無人駕駛直升機(jī)。 （ 7）按隱身水平分類 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 可分為隱身直升機(jī)、準(zhǔn)隱身直升機(jī)和非隱身直升機(jī)。 總之，直升機(jī)的分類 方法很多，目前并沒有成形非常嚴(yán)格的分類發(fā)發(fā)，并且，今后隨著直升機(jī)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展，直升機(jī)的分類方法也會(huì)隨之發(fā)展。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 2 直升機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu) 直升機(jī)的應(yīng)力應(yīng)變 直升機(jī)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(jī)結(jié)構(gòu)的基本變形 （ 1）受拉變形：拉伸載荷通常使一個(gè)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(gè)部件受壓而發(fā)生變形，當(dāng)一個(gè)部件受壓時(shí)，它有變彎的趨勢(shì)，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(cè)時(shí)受壓。薄的構(gòu)件在壓力作用下變彎或皺折，良好的設(shè)計(jì)可使很輕的管能承受很大的載荷。 （ 3）彎曲變形：一個(gè)載荷以一個(gè)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(dān)。中間部分叫做腹板，承載剪切載荷。它的厚度通常很薄，因?yàn)楣诓靠梢苑乐顾儼櫋? （ 4）受剪變形：剪切是指在力的作用下 相鄰層間的滑動(dòng)趨勢(shì)。對(duì)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(duì)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(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 如果材料中應(yīng)力逐漸增大，最終將導(dǎo)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(huì)出現(xiàn)在直升機(jī)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(huì)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)