【文章內(nèi)容簡介】 1 05型直升機(jī)無鉸式旋翼，它的漿轂尺寸比較緊湊，剛度也很大，變距鉸在漿葉根部與漿轂相連，這種漿葉是屬于擺振柔軟型旋翼漿葉，擺振頻率ωu1=0．65，旋翼結(jié)構(gòu)錐度角為2．50。(2)“山貓”直升機(jī)的無鉸式旋翼圖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)。這種旋翼是采用了消除耦合的設(shè)計(jì)，它的擺振頻率ωu11=0。43，也是擺振柔軟的旋翼。(3)星形柔性漿轂圖2．2—12所示為法國航宇公司的SA一365N“海豚”Ⅱ型直升機(jī)的星形柔性旋翼漿轂構(gòu)造，它主要是由中央星形件、球面層壓彈性體軸承、粘彈減擺器(也稱頻率匹配器)、夾板和白潤滑關(guān)節(jié)軸承等組成。中央星形件通過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。星形件上伸出的四個(gè)支臂在揮舞方面是柔性的。無軸承旋翼就是取消了揮舞鉸、擺振鉸和變距鉸的旋翼，漿葉的揮舞、擺振和變距運(yùn)動(dòng)都以漿葉根部的柔性元件來完成。西科斯基公司制出一種所謂“交叉梁式的無軸承旋翼方案，原理簡圖見圖2．2—1 7。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。例如所設(shè)計(jì)的漿葉的固有頻率不與氣動(dòng)激振力發(fā)生共振，漿葉揮舞、擺振基頻率滿足操縱穩(wěn)定性和“地面共振等要求；漿葉承力結(jié)構(gòu)能有高的疲勞性能或采用破損安全設(shè)計(jì)等等。旋翼漿葉的發(fā)展是建立在材料、工藝和旋翼理論基礎(chǔ)上的。依據(jù)漿葉發(fā)展的先后順序，它有混合式漿葉、金屬漿葉和復(fù)合材料漿葉三種形式。由于混合式漿葉在50年代后期逐漸被新式漿葉所代替。(一)金屬漿葉金屬漿葉是由擠壓的D型鋁合金大梁和膠接在后緣上的后段件組成。后段件外面包有金屬蒙皮，中間墊有泡沫塑料或蜂窩結(jié)構(gòu)，如圖2．2—1 9所示。這種漿葉比混合式漿葉氣動(dòng)效率高，剛度好，同時(shí)加工比較簡單，疲勞壽命較高。(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。在翼型前部和后部各布置了一個(gè)“Z”形梁。前后“Z”形梁與蒙皮膠接在一起，使?jié){葉剖面形成多閉室結(jié)構(gòu)；三、自動(dòng)傾斜器自動(dòng)傾斜器是直升機(jī)操縱系統(tǒng)的一個(gè)主要組成部分，旋翼的總距及周期變距操縱都要通過它來實(shí)現(xiàn)。圖2．2—21所示為“云雀III直升機(jī)的自動(dòng)傾斜器。它用球鉸直接套在旋翼軸外面，球鉸外面通過兩個(gè)青銅軸瓦與旋轉(zhuǎn)環(huán)連接，旋轉(zhuǎn)環(huán)通過旋轉(zhuǎn)扭力臂與漿轂相連，不旋轉(zhuǎn)環(huán)通過雙排徑向止推軸承和旋轉(zhuǎn)環(huán)連接。在不旋轉(zhuǎn)環(huán)上有三個(gè)操縱接頭互成90。布置，其中成180。布置的兩個(gè)接頭與兩根橫向拉桿連接，中間的一個(gè)接頭與縱向拉桿連接。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。為了防止不旋轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，采用了防扭臂。四、尾漿尾漿是用來平衡反扭矩和對直升機(jī)進(jìn)行航向操縱的部件。另外，旋轉(zhuǎn)著的尾漿相當(dāng)于一個(gè)垂直安定面，能對直升機(jī)航向起穩(wěn)定作用。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。尾漿的結(jié)構(gòu)形式有蹺蹺板式、萬向接頭式、鉸接式、無軸式、“涵道尾漿”式等等。70年代以來，又發(fā)展了無軸承尾漿(包括采用交叉式布置的無軸承尾漿)及“涵道尾漿”?！昂牢矟{”是把尾漿置于機(jī)身尾斜梁的“涵道”之中。圖2．2～22為直升機(jī)的“涵道風(fēng)扇”尾漿。第二節(jié)機(jī)體結(jié)構(gòu)一、概述機(jī)體用來支持和固定直升機(jī)其他部件、系統(tǒng)，把它們連接成一個(gè)整體，并用來裝載人員、物資和設(shè)備，使直升飛機(jī)滿足既定技術(shù)要求。機(jī)體是直升機(jī)的重要部件。圖2．2—24為UH一60A直升機(jī)的機(jī)身分段圖。機(jī)體外形對直升機(jī)飛行性能、操縱性和穩(wěn)定性有重要影響。在使用過程中，機(jī)體除承受各種裝載傳來的負(fù)荷外，還承受動(dòng)部件、武器發(fā)射和貨物吊裝傳來的動(dòng)負(fù)荷。這些載荷是通過接頭傳來的。為了裝卸貨物及安裝設(shè)備，機(jī)身上要設(shè)計(jì)很多艙門和開口，這樣就使機(jī)體結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。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的能量，減少著陸撞擊引起的過載，以及保證在整個(gè)使用過程中不發(fā)生“地面共振”。此外，起落裝置往往還用來使直升機(jī)具有在地面運(yùn)動(dòng)的能力，減少滑行時(shí)由于地面不平而產(chǎn)生的撞擊與顛簸。在陸地上使用的直升機(jī)起落裝置有輪式起落架和滑橇式起落架。如果要求直升機(jī)具備在水面起降或應(yīng)急著水迫降能力，一般要求有水密封機(jī)身和保證橫側(cè)穩(wěn)定性的浮筒，或應(yīng)急迫降浮筒。對于艦載直升機(jī)，還需裝備特殊著艦裝置，如拉降設(shè)備等。(一)輪式起落架和固定翼飛機(jī)相似，直升機(jī)輪式起落架由油氣式減震器和橡膠充氣機(jī)輪組成。直升機(jī)起落架減震器除了具有吸收著陸能量、減小撞擊等功能以外，還需要通過減震器彈性和阻尼的配置消除“地面共振”。為了在所有使用狀態(tài)減震器都能提供阻尼消除“地面共振”的發(fā)生，直升機(jī)上普遍采用雙腔式減震器。為某直升機(jī)起落架雙腔式減震器。這個(gè)減震器的特點(diǎn)是油液及氣體是分開的，活塞2的上部是油室，下部是氣室，活塞1又把氣室分為低壓腔及高壓腔。油液及氣體不分開的減震器，油液會(huì)吸收氣體而改變工作特性，同時(shí)由于泡沫的形成也會(huì)導(dǎo)致油液填充量不準(zhǔn)確，油氣分開后就避免了這個(gè)缺點(diǎn)。減震器分高壓腔和低壓腔之后，直升機(jī)起飛和降落時(shí)，起落架只要一觸地面，低壓腔就開始工作，當(dāng)有一定壓縮量之后，高壓腔參與工作，這樣，可保證起落架在各種狀態(tài)下具有避免“地面共振”所需的剛度，并在觸地的全過程都提供阻尼，消除“地面共振”。此外，為提供所需的側(cè)向剛度，對直升機(jī)機(jī)輪也有些特殊要求。(二)滑橇式起落架這種起落架在著陸時(shí)依靠結(jié)構(gòu)的彈性變形來吸收能量，起到緩沖作用。這種起落架結(jié)構(gòu)簡單、成本低、重量輕，不足之處是不具備超載滑跑起飛的能力。為了能在地面移動(dòng)，往往需要在滑橇上安裝輔助機(jī)輪?；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。三、直升機(jī)著水和著艦裝置如果直升機(jī)在水上使用，可以將機(jī)體底部做成船底，同時(shí)為了增加橫向穩(wěn)定性，在機(jī)體兩側(cè)加裝浮筒，也可以在機(jī)身或起落架上安裝應(yīng)急迫降浮筒，在直升機(jī)著水前充氣展開，以使直升機(jī)能飄浮一段時(shí)間，供人員撤離直升機(jī)。由于艦船運(yùn)動(dòng)(縱搖、橫搖、升沉)將導(dǎo)致直升機(jī)著艦時(shí)滑移或翻倒，這就是直升機(jī)在中小型艦船上起降、停放的困難所在。魚叉裝置是解決這一問題的方法之一。它的基本原理是通過魚叉作動(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。第三節(jié)直升機(jī)的動(dòng)力裝置直升機(jī)動(dòng)力裝置大體上分為兩類，即航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和航空渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)。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，功率質(zhì)量比和功率體積比小、控制復(fù)雜等許多問題，人們就利用已經(jīng)發(fā)展起來的渦輪噴氣式技術(shù)尋求性能優(yōu)良的直升機(jī)動(dòng)力裝置，從而研制成功直升機(jī)用渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)。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)。當(dāng)今世界上，除部分小型直升機(jī)還在使有活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)外，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)已成為直升機(jī)動(dòng)力裝置的主要形式，如圖2．2—2圖2．2—29所示。二、直升機(jī)對動(dòng)力裝置的要求航空發(fā)動(dòng)機(jī)對直升機(jī)的各種使用特性都有重要影響，因而直升機(jī)對發(fā)動(dòng)機(jī)的要求是多方面的。一般有以下幾點(diǎn)：(一)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率重量比(kW／kg)發(fā)動(dòng)機(jī)從輸出軸上傳遞出來的功率，即發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率，是保證直升機(jī)性能的基本技術(shù)參數(shù)之一。有效功率值一般在發(fā)動(dòng)機(jī)性能說明書中給出。但評價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)性能不只考慮其有效功率大小，還必須顧及其重量大小，即發(fā)動(dòng)機(jī)的功率重量比(kW／kg。為了保證直升機(jī)獲得良好的重量效益，在保證發(fā)動(dòng)機(jī)安全可靠的前提下，應(yīng)盡量使發(fā)動(dòng)機(jī)功重比越大越好。現(xiàn)代一般渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的功率重量比為6～8，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)在2以下。(二)發(fā)動(dòng)機(jī)的單位耗油主率(kg／kWh)發(fā)動(dòng)機(jī)的單位耗油率是指發(fā)動(dòng)機(jī)平均每產(chǎn)生1kW的有效功率在lh內(nèi)所消耗燃油量的千克數(shù)。單位耗油率也是評價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)的重要指標(biāo)，是影響直升機(jī)使用經(jīng)濟(jì)性的因素。為了提高直升機(jī)的有效載荷能力，保證一定航程和續(xù)航時(shí)間，應(yīng)要求單位耗油率越小越好。一般渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的單位耗油率為0．26～0．3kgwh。(三)發(fā)動(dòng)機(jī)的高度特性由于空氣密度減小，發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率隨飛行高度的增加而降低，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率隨高度升高后空氣溫度也降低，使渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)效率略有升高，使有效功率比空氣密度降低較為緩慢。(四)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度特性環(huán)境溫度的變化，也會(huì)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的工作。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。(五)發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性直升機(jī)特別是軍用直升機(jī)，要求發(fā)動(dòng)機(jī)在各種條件下，都易于起動(dòng)，并使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速從零到達(dá)慢車轉(zhuǎn)速。而且還要求發(fā)動(dòng)機(jī)在空中能可靠地進(jìn)行起動(dòng)。當(dāng)直升機(jī)在冬季或者高空條件下，由于環(huán)境溫度低，發(fā)動(dòng)機(jī)滑油粘度大，轉(zhuǎn)動(dòng)困難，加之低溫噴油點(diǎn)火困難，因此起動(dòng)困難。(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。軍用直升機(jī)所要求的加速性約為3～5s。(七)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性可靠性是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要性能指標(biāo)之一，直接關(guān)系著飛行安全和出勤率。發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性通常用平均故障間隔時(shí)間表示。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短。現(xiàn)代直升機(jī)用的發(fā)動(dòng)機(jī)翻修間隔壽命為：渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)約1500～2000h，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)約1 000～1 500h。(八)發(fā)動(dòng)機(jī)的維修性發(fā)動(dòng)機(jī)的維修性是發(fā)動(dòng)機(jī)使用性能的重要指標(biāo)，直接關(guān)系到直升機(jī)的出勤率和完好率。為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)的維修性能，近年來采用單元設(shè)計(jì)和視情維修技術(shù)，使維修性能有了很大改進(jìn)，大大減少了維修工具和維修工作量。(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)場上被發(fā)現(xiàn)的可能并增加乘坐人員的舒適性，對直升機(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)控措施來保證。第四節(jié)直升機(jī)的傳動(dòng)裝置一、概述直升機(jī)上的傳動(dòng)裝置是發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋翼、尾漿工作必不可缺的部件，它與發(fā)動(dòng)機(jī)、旋翼系統(tǒng)(含尾漿)共同構(gòu)成了直升機(jī)上的一個(gè)完整的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。二、主減速器直升機(jī)一般為齒輪傳動(dòng)式主減速器(如圖2．2—41)，它有發(fā)動(dòng)機(jī)(一臺(tái)或數(shù)臺(tái))的功率輸入端以及與旋翼、尾漿附件傳動(dòng)軸相聯(lián)的功率輸出端，是直升機(jī)上主要?jiǎng)硬考?，也是傳?dòng)裝置中最復(fù)雜、最大、最重的一個(gè)部件。根據(jù)主減速器的工作特點(diǎn)，對其性能有如下要求：傳遞功率大、重量輕。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越大，齒輪嚙合處的載荷也大得驚人。一臺(tái)限制傳遞功率為3000 kW直升機(jī)主減速器，其中有的一對嚙合齒輪要承受高達(dá)10000kg的力，為了保證齒輪、軸的強(qiáng)度，減速器不得不付出相當(dāng)大的重量代價(jià)。比如直升機(jī)的主減速器重量一般要占整個(gè)直升機(jī)結(jié)構(gòu)重量的1/7～1/9。減速比大，傳遞效率高。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；傳遞效率即傳遞過程中功率的損失。由于旋翼與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速相差十分懸殊，有的直升機(jī)總減速比高達(dá)120。轉(zhuǎn)速差越大，旋翼軸的扭矩也越大，齒輪載荷就越古同?，F(xiàn)代直升機(jī)的主減速器多數(shù)零件包括齒輪、軸和機(jī)匣都是按無限壽命設(shè)計(jì)的，但實(shí)際上卻是按有限壽命使用。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。(二)主減速器的結(jié)構(gòu)和工作原理在直升機(jī)上主減速器是一個(gè)獨(dú)立的部件，安裝在機(jī)身上部的減速器艙內(nèi)，用支架支撐在機(jī)體承力結(jié)構(gòu)上。主減速器由機(jī)匣、減速齒輪及軸系和潤滑系統(tǒng)組成。見某直升機(jī)的主減速器外形和剖面圖2．2—41。(三)主減速器的潤滑主減速器必須設(shè)置獨(dú)立、自主式潤滑系統(tǒng)，用于減少齒輪和軸承的摩擦和磨損，防過熱、防腐蝕、防劃傷并通過滑油循環(huán)流動(dòng)以排出磨損產(chǎn)物。主減速器潤滑系統(tǒng)應(yīng)保證在各種條件下潤滑可靠，散熱充分，系統(tǒng)密封好，滑油消耗小，帶有金屬磨損物探測報(bào)警裝置維護(hù)檢查方便。三、中、尾減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)中間減速器用于改變由主減速器向尾減速器傳遞扭矩的方向有一對傘形齒輪。尾減速器是尾漿功率傳遞系統(tǒng)中的終端環(huán)節(jié)，將功率傳給尾漿，同時(shí)減小轉(zhuǎn)速，尾減速器也是通過一對傘形齒輪傳遞功率，只不過減速比較大，通常為2～3。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)。尾減速器也有獨(dú)立的潤滑系統(tǒng)，采用飛濺潤滑方式。四、傳動(dòng)軸和聯(lián)軸節(jié)(一)傳動(dòng)軸發(fā)動(dòng)機(jī)與主減速器之間，主減速器和中、尾減速器之間以及和附件之間均需有傳動(dòng)軸和聯(lián)軸節(jié)將其相聯(lián)，以傳遞功率。傳動(dòng)軸根據(jù)其用途可分為主軸、中間軸和尾軸等(見圖2．2—42)?！?一般軸的負(fù)荷大，使用條件復(fù)雜，對其平衡振動(dòng)特性及軸的可靠要求高。直升機(jī)在飛行中傳動(dòng)軸的任何破壞，輕則迫使飛行任務(wù)中斷，重則造成嚴(yán)重事故。所以現(xiàn)代直升機(jī)的傳動(dòng)軸，在研制時(shí)要求進(jìn)行長期的臺(tái)架試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)以及飛行驗(yàn)證試驗(yàn)，以獲得有關(guān)壽命、可靠性等綜合使用數(shù)據(jù)。(二)聯(lián)軸節(jié)聯(lián)軸節(jié)是傳動(dòng)軸與軸之間的聯(lián)接裝置，要求聯(lián)軸節(jié)以最小的功率損失可靠地傳遞扭矩并實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸問的角位移和線位移補(bǔ)償?，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)。套齒聯(lián)軸節(jié)。套齒聯(lián)軸節(jié)是最普通的一種剛性聯(lián)軸節(jié)，其結(jié)構(gòu)緊湊，技術(shù)性能穩(wěn)定，也便于加工制造。但缺點(diǎn)是允許的角補(bǔ)償不大，約4u，同時(shí)還必須得到可靠的潤滑。活動(dòng)聯(lián)軸節(jié)。這種聯(lián)軸節(jié)采用一些非金屬件(如橡膠塊)作為彈性元件和兩個(gè)金屬半聯(lián)軸節(jié)組成。橡膠塊彈性高，減振性好，作為彈性元件也便于維修，且易于用其調(diào)整軸承的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)固有頻率。帶有彈性金屬片的聯(lián)軸節(jié)。這種軸節(jié)用一組薄鋼片代替了彈