【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 旋翼實(shí)度各片槳葉實(shí)占面積與整個(gè)槳盤(pán)面積之比，叫做旋抖實(shí)度，則 (311) 這是因?yàn)?，根?jù)統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在槳葉上處剖面的寬度認(rèn)接近于槳葉寬度的平均值,旋葉槳片數(shù)目一般為2~7片，輕型直升機(jī)大都有2~4片，而重型機(jī)達(dá)5~~。 （4）槳葉重心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要調(diào)整槳葉的展向重心和弦向重心，槳葉的展向重心主要影響槳葉的靜矩和慣性矩。槳葉展向重心外移，槳葉的靜矩和慣性矩會(huì)增大，同時(shí)槳葉的離心力載荷會(huì)變大。 槳葉的弦向重心是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，弦向重心直接影響槳葉的顫振和穩(wěn)定性特性，通常要求槳葉的弦向重心在25%弦長(zhǎng)之前，實(shí)際的工程應(yīng)用中，弦向重心控制在25%弦長(zhǎng)之前是比較困難的，一般力求槳葉的有效重心控制在25%弦長(zhǎng)前。槳葉的展向重心： (312) 槳葉的旋向重心： (313) 槳葉的有效重心： (314) 式中:Mi一一槳葉剖面的線質(zhì)量。 （6）槳葉重量按照槳葉的弦長(zhǎng)、展長(zhǎng)及翼型的分布情況對(duì)槳葉的質(zhì)量特性作統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)比總體分配的槳葉質(zhì)量，分析槳葉質(zhì)量的合理性。單片槳葉質(zhì)量： (315) 試中：表示單片槳葉質(zhì)量，槳葉剖向的線質(zhì)量，表示槳葉展向最大位置航空器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常遵循重量最輕原則，但槳葉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了滿足強(qiáng)度、剛度和動(dòng)力學(xué)要求之外，還要求直升機(jī)旋翼槳葉能夠?yàn)橹鄙龣C(jī)自轉(zhuǎn)下滑狀態(tài)提供足夠的能量。因此旋翼槳葉不能設(shè)計(jì)得過(guò)輕，從旋翼的自轉(zhuǎn)性能要求出發(fā)，旋翼最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)滿足以下條件：,其中為旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)時(shí)的旋翼轉(zhuǎn)速，為直升機(jī)重量，A自傳因子。 （7）剖面剛度和質(zhì)量分布槳葉的剖面剛度和質(zhì)量分布，是槳葉結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)的核心工作。剖面剛度和質(zhì)量特性直接影響槳葉的動(dòng)力學(xué)特性、強(qiáng)度和疲勞特性。動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，調(diào)整槳葉剖面剛度和質(zhì)量分布，改變槳葉動(dòng)力學(xué)特性，也稱(chēng)調(diào)頻設(shè)計(jì)，是多次逼近的復(fù)雜的過(guò)程。調(diào)頻設(shè)計(jì)的主要措施是改變槳葉的質(zhì)量和剛度分布，剖面剛度設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免結(jié)構(gòu)剛度急劇變化，減少可能引起的應(yīng)力集中。 螺旋槳槳葉材料的分析 （1）螺旋槳在材料的選取上要注意一下條件：①優(yōu)先選用使用過(guò)的成熟材料，適當(dāng)選用優(yōu)質(zhì)新材料，同時(shí)應(yīng)盡量減少材料品種與規(guī)格。 ②材料的比強(qiáng)度、比剛度要高。 ③抗疲勞、耐沖擊性好。 ④耐環(huán)境特性好。 ⑤具有良好的工藝性。 ⑥注意選用恰當(dāng)?shù)慕饘俨牧稀? ⑦復(fù)合材料應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)特殊性能要求，如阻燃、煙霧、燃燒、毒性、耐沖擊等。 ⑧樹(shù)脂基體應(yīng)與纖維的斷裂應(yīng)變協(xié)調(diào)、匹配，同時(shí)與纖維具有高的界面結(jié)合強(qiáng)度。 ⑨樹(shù)脂基體應(yīng)滿足工藝性對(duì)揮發(fā)物含量、就性、預(yù)浸料使用期，固化壓力、固化溫度以及固化后的收縮率等要求。 ⑩注意兒種材料問(wèn)固化溫度要求，具有良好的相融性。 （2）在選用金屬材料時(shí)應(yīng)注意： ①選用碳素鋼和低合金鋼時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用淬透性好的材料，以防止淬火不均勻或產(chǎn)生裂紋； ②采用的熱處理規(guī)范，不應(yīng)在使用溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生回火脆性； ③通過(guò)冷作硬化提高機(jī)械性能時(shí)，其回火溫度應(yīng)比工作溫度高100C； ④對(duì)關(guān)鍵件，其高應(yīng)力區(qū)要求無(wú)脫碳現(xiàn)象，其他部位也應(yīng)避免脫碳現(xiàn)象，否則應(yīng)降低使用應(yīng)力。綜合分析并結(jié)合螺旋槳主要構(gòu)件常用材料表可得旋翼材料為：變距搖臂螺栓、限動(dòng)器連接螺栓、頂蓋連接螺栓、鉸接式槳毅(如直8)的上卜星板及軸向鉸車(chē)由頸和車(chē)由套應(yīng)選取30CrNi4MoA，槳葉大梁主要選LD2CS，接頭選取LD7CS。 螺旋槳槳葉的噴漆蒙皮，復(fù)合材料槳葉的蒙皮設(shè)計(jì)應(yīng)盡量連續(xù)，承受一定的離心力，并提供部分彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。設(shè)計(jì)中充分利用復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性，通過(guò)調(diào)整若干了鋪層，實(shí)現(xiàn)槳葉強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。一般槳葉的最外層蒙皮，多采用平整致密織物，以便于形成高質(zhì)量的槳葉外形。內(nèi)層蒙皮則根據(jù)結(jié)構(gòu)需要而選擇材料和鋪設(shè)方案。目前蒙皮所使用的材料以采用玻璃類(lèi)、碳類(lèi)和芳綸類(lèi)纖維的織物為主。如果從加強(qiáng)槳葉的韌性、制造容差的損傷容限方面考慮，應(yīng)選擇玻璃類(lèi)材料。若從槳葉的剛度特性和質(zhì)量方面考慮，選擇碳類(lèi)織物更好。蒙皮鋪層設(shè)計(jì)的一般原則： （1）結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量采用對(duì)稱(chēng)鋪層，避免固化后由于禍合引起的結(jié)構(gòu)翹曲； （2）鋪層的纖維軸線應(yīng)盡量與內(nèi)力拉壓方向一致，剪切強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度主要由鋪層提供； （3）蒙皮連接宜采用搭接的方式，一般搭接寬度要在10mm以上； （4）槳葉外層蒙皮宜采用玻璃纖維織物，其抗損傷的敏感性好。使用環(huán)境中的多種因素(如溫度、濕度、雨雪、紫外線、雷電、風(fēng)沙、鹽霧、霉菌，以及其他工業(yè)污染物等)對(duì)槳葉的性能影響較大。槳葉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須進(jìn)行槳葉結(jié)構(gòu)防護(hù)設(shè)計(jì)。零組件的表面處理是結(jié)構(gòu)防護(hù)的基礎(chǔ)，包括選取合適的金屬鍍層和非金屬涂覆層噴漆等。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮金屬保護(hù)片的機(jī)械加工工藝性。根據(jù)具體部位和使用要求，一般選用不銹鋼、欽合金、鎳合金等材料。欽合金的耐磨性較好，適用于槳葉中段和內(nèi)側(cè)使用。鎳合金的防沙石性能較好，工藝性也好，特別適用于槳尖形狀復(fù)雜的前緣保護(hù)。不銹鋼是使用比較多的前緣保護(hù)材料之一。沙蝕及雨蝕影響槳葉的使用壽命，復(fù)合材料槳葉根部和尖部下表面，應(yīng)采用外場(chǎng)易于更換和修理的聚氨酷保護(hù)帶進(jìn)行保護(hù)。第4章 螺旋槳的涵道設(shè)計(jì) 涵道幾何形狀的表示 設(shè)圓柱座標(biāo)系（，）固定于空間，，分別為軸向、周向角、徑向座標(biāo)；無(wú)窮遠(yuǎn)前方來(lái)流速度，沿軸的正方向，為的函數(shù)。令涵道長(zhǎng)度為，涵道特征半徑為（可取槳盤(pán)面處涵道內(nèi)壁半徑），槳盤(pán)面離涵道導(dǎo)邊距離，螺旋槳半徑為。置涵道導(dǎo)邊與咨的平面上，軸與槳軸中心線重合，涵道尾緣位于者。另涵道內(nèi)、外兩側(cè)表面方程式為： (41) (42) 導(dǎo)邊處有： (43) (44) 則涵道剖面鼻尾線的攻角有： (45) 鼻尾線構(gòu)成的錐形面的方程為： (46) 令 (47) (48) 則的幾何意義為剖面中線與鼻尾線之間的徑向距離與涵道長(zhǎng)度之比，的幾何意義為徑向測(cè)量的半厚度與之比。為計(jì)算方便，引入變量 (49) 涵道表現(xiàn)軸向斜率可寫(xiě)成： (410) 式中號(hào)和+號(hào)對(duì)應(yīng)于外側(cè)表面，一號(hào)對(duì)應(yīng)于內(nèi)側(cè)表面，在下面的敘述中，往往在圓柱坐標(biāo)系（，）中進(jìn)行分析，令，即長(zhǎng)徑比。 涵道的僅由漩渦分布所產(chǎn)生，涵道每一微段上圓環(huán)渦產(chǎn)生的環(huán)量為，該處的軸向來(lái)流速度，受到螺旋槳的徑向干擾速度為，故該微段上漩渦產(chǎn)生的升力在軸向的分力為： (411) 此即該微段上的涵道推力，由于推力以逆來(lái)流方向取正值故上式右邊有“——”號(hào)。整個(gè)涵道的推力為： (412) 則涵道的理想推力系數(shù)為： (413) 從上式可以看出沒(méi)有螺旋槳，則涵道就沒(méi)有推力。該涵道螺旋槳外形數(shù)據(jù)有：，，，其涵道外形參見(jiàn)中所給數(shù)據(jù)，并給出初始，現(xiàn)比較各自一些組要結(jié)果見(jiàn)表41。表41文獻(xiàn)與本設(shè)計(jì)的各自結(jié)果比較項(xiàng)文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)本文設(shè)計(jì)結(jié)果第5章 螺旋槳的支撐與傳動(dòng) 螺旋槳的支撐機(jī)構(gòu)螺旋槳的支撐機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是減速撐桿。其螺旋槳的預(yù)裝是將螺旋槳固定在螺旋槳座架上，并將螺旋槳軸插入螺旋槳錐孔內(nèi)進(jìn)行的預(yù)裝。也可直接將螺旋槳軸直接吊入螺旋槳錐體內(nèi)，最后安裝液壓螺母并壓裝到位。同時(shí)減速器連接支桿組成減速器支桿機(jī)構(gòu)。這種安裝支架的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單合理、性能安全可靠、維修和使用成本低。支撐梁一般都是剛性的，主要依靠彈性支座減震，現(xiàn)階段一般都用反共振隔振器。此支撐機(jī)構(gòu)通過(guò)8根支撐桿來(lái)支撐減速裝置。此支撐架的設(shè)計(jì)應(yīng)符合下面要求：（1）能有效、安全地傳遞較大的升力和扭矩。（2）機(jī)械零部件設(shè)計(jì)有較大的尺寸余度，翻修壽命長(zhǎng)。（3）速簡(jiǎn)單的操作使“視情”維修成為可能，即無(wú)需過(guò)多地拆裝和分解組、部件。（4）適合中國(guó)國(guó)情，注重立足國(guó)內(nèi)，同時(shí)借鑒國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 典型的撐桿由桿體和兩端接頭通過(guò)螺接或焊接而成。桿體采用薄壁鋼質(zhì)管材拉制而成，接頭由相應(yīng)鋼質(zhì)材料機(jī)械加工而成。主減撐桿所承受的交變載荷主要為拉力載荷。根據(jù)國(guó)內(nèi)多種型號(hào)直升機(jī)及國(guó)外相近重量噸級(jí)直升機(jī)的成功設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，可考慮采用一種低碳合金鋼，其牌號(hào)為其機(jī)械性能見(jiàn)《中國(guó)航空材料手冊(cè)》第1冊(cè)。它的特點(diǎn)是:有兩次硬化現(xiàn)象，淬火加高溫回火后具有高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性，良好的沖壓性能和焊接性能。經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理后，可焊接任何復(fù)雜的構(gòu)件，而焊接后不需再進(jìn)行熱處理。該鋼淬透性較小，適宜于制造截面較小的焊接件和飯金件。這種材料已在國(guó)產(chǎn)直升機(jī)型號(hào)的焊接結(jié)構(gòu)中得到較為廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)，主減撐桿一般采用桿體和兩端的接頭焊接而成。桿體通常采用薄壁鋼管材料：一是可以減輕重量，二是可以選擇較大直徑，增加桿體的剛度。桿體鋼管管材通常不需要再加工(或局部如管口焊接接口部位機(jī)械加工，以利于焊接質(zhì)量)，因而對(duì)桿體鋼管管材原材料的要求比較嚴(yán)格。此外，對(duì)鋼管的外徑、最小允許壁厚及管材的直線度、圓度、壁厚的均勻性等兒何尺寸要求，還應(yīng)加以嚴(yán)格控制。應(yīng)根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求和主減撐桿承受的最大使用載荷來(lái)選擇桿體鋼管的材料，鋼管壁厚的選擇還必須避免出現(xiàn)較焊縫還弱的強(qiáng)度薄弱點(diǎn)。主減撐桿接頭的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，既要考慮與桿體鋼管連接端的焊接尺寸，又要考慮與旋翼軸簡(jiǎn)形機(jī)匣上主減撐桿安裝凸耳及主減平臺(tái)上主減撐桿安裝座之問(wèn)的配合尺寸。整個(gè)主減撐桿的長(zhǎng)度尺寸及安裝支架的布置尺寸都應(yīng)根據(jù)直升機(jī)總體布置并與主減速裝置及主減平臺(tái)相對(duì)應(yīng)的連接位置進(jìn)行充分協(xié)調(diào)后確定。長(zhǎng)度尺寸重點(diǎn)考慮的應(yīng)是前、后撐桿的兩端關(guān)節(jié)軸承中心距。主減撐桿接頭的尺寸設(shè)計(jì)中，其端部外圓處的最小壁厚和耳片最小邊距均應(yīng)避免出現(xiàn)較焊縫還弱的強(qiáng)度薄弱點(diǎn)。減撐桿的表面普遍采用漆層防護(hù):即在主減撐桿的金屬表面涂上底漆和面漆，以達(dá)到長(zhǎng)期防護(hù)的作用。在撐桿焊接前，鋼管內(nèi)注入一種耐高溫涂料，焊接后不會(huì)被破壞，也不會(huì)影響焊接質(zhì)量，目_能起到長(zhǎng)期封存保護(hù)金屬表面的作用。鋼管內(nèi)表面焊接后再涂以防銹油，鋼管外表面涂底漆和面漆，這樣的表面處理已在使用中被證實(shí)效果頗佳。 螺旋槳的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 螺旋槳的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包括傳動(dòng)軸、減速器以及電動(dòng)機(jī)組成。由于此設(shè)計(jì)由8個(gè)螺旋槳，此8個(gè)螺旋槳各自獨(dú)立的完成工作，也必須由8個(gè)獨(dú)立的電機(jī)來(lái)控制，電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸連接減速裝置最后連接螺旋槳槳轂槳葉，來(lái)帶動(dòng)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制整體的運(yùn)動(dòng)。減速器的選用：為提高傳動(dòng)裝置的效率，減少能耗，降低運(yùn)行費(fèi)用，所以選用傳動(dòng)效率較高的齒輪傳動(dòng)進(jìn)行傳動(dòng)。 （1）蝸輪蝸桿傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲，具有自鎖性；但是其傳動(dòng)效率低，磨損較嚴(yán)重，蝸桿軸向力較大，致使軸承摩擦損失較大。 （2）圓錐齒輪具有斜齒輪漸進(jìn)接觸的嚙合特點(diǎn)，且重合度較大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，承載能力強(qiáng)，