【文章內容簡介】 ，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，旋翼結構錐度角為2．50。(2)“山貓”直升機的無鉸式旋翼圖2．2—11所示為山貓直升機的漿轂結構，它與BO一105直升機漿轂相比剛度要小，漿葉的揮舞運動由和漿軸相聯的揮舞柔性件彎曲變形實現，而擺振運動則是由變距鉸殼體的延伸段的彎曲變形實現。這種旋翼是采用了消除耦合的設計，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型直升機的星形柔性旋翼漿轂構造，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，球關節(jié)軸承連接漿葉，而內端通過固定在星形件孔內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、擺振和變距運動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、漿葉的結構特點旋翼系統(tǒng)中，漿葉是提供升力的重要部件，對漿葉設計除去氣動力方面的要求之外，還有動力學和疲勞方面的要求。例如所設計的漿葉的固有頻率不與氣動激振力發(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；漿葉承力結構能有高的疲勞性能或采用破損安全設計等等。旋翼漿葉的發(fā)展是建立在材料、工藝和旋翼理論基礎上的。依據漿葉發(fā)展的先后順序，它有混合式漿葉、金屬漿葉和復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構，如圖2．2—1 9所示。這種漿葉比混合式漿葉氣動效率高，剛度好，同時加工比較簡單，疲勞壽命較高。(二)復合材料漿葉圖2．2—20所示為“海豚直升機的復合材料漿葉結構，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度較高的零度單向玻璃纖維預浸帶構成。在翼型前部和后部各布置了一個“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構；三、自動傾斜器自動傾斜器是直升機操縱系統(tǒng)的一個主要組成部分，旋翼的總距及周期變距操縱都要通過它來實現。圖2．2—21所示為“云雀III直升機的自動傾斜器。它用球鉸直接套在旋翼軸外面，球鉸外面通過兩個青銅軸瓦與旋轉環(huán)連接，旋轉環(huán)通過旋轉扭力臂與漿轂相連，不旋轉環(huán)通過雙排徑向止推軸承和旋轉環(huán)連接。在不旋轉環(huán)上有三個操縱接頭互成90。布置，其中成180。布置的兩個接頭與兩根橫向拉桿連接，中間的一個接頭與縱向拉桿連接。三根拉桿同時上下運動可實現總距操縱，橫向拉桿的差動運動實現橫向操縱。為了防止不旋轉環(huán)轉動，采用了防扭臂。四、尾漿尾漿是用來平衡反扭矩和對直升機進行航向操縱的部件。另外，旋轉著的尾漿相當于一個垂直安定面，能對直升機航向起穩(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。尾漿的結構形式有蹺蹺板式、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”。“涵道尾漿”是把尾漿置于機身尾斜梁的“涵道”之中。圖2．2～22為直升機的“涵道風扇”尾漿。第二節(jié)機體結構一、概述機體用來支持和固定直升機其他部件、系統(tǒng)，把它們連接成一個整體，并用來裝載人員、物資和設備，使直升飛機滿足既定技術要求。機體是直升機的重要部件。圖2．2—24為UH一60A直升機的機身分段圖。機體外形對直升機飛行性能、操縱性和穩(wěn)定性有重要影響。在使用過程中，機體除承受各種裝載傳來的負荷外，還承受動部件、武器發(fā)射和貨物吊裝傳來的動負荷。這些載荷是通過接頭傳來的。為了裝卸貨物及安裝設備，機身上要設計很多艙門和開口，這樣就使機體結構復雜化。二、起落裝置(著陸、著水、著艦裝置)直升機起落裝置的主要作用是吸收在著陸時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具有在地面運動的能力，減少滑行時由于地面不平而產生的撞擊與顛簸。在陸地上使用的直升機起落裝置有輪式起落架和滑橇式起落架。如果要求直升機具備在水面起降或應急著水迫降能力，一般要求有水密封機身和保證橫側穩(wěn)定性的浮筒，或應急迫降浮筒。對于艦載直升機，還需裝備特殊著艦裝置，如拉降設備等。(一)輪式起落架和固定翼飛機相似，直升機輪式起落架由油氣式減震器和橡膠充氣機輪組成。直升機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，直升機上普遍采用雙腔式減震器。為某直升機起落架雙腔式減震器。這個減震器的特點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，油液會吸收氣體而改變工作特性，同時由于泡沫的形成也會導致油液填充量不準確，油氣分開后就避免了這個缺點。減震器分高壓腔和低壓腔之后，直升機起飛和降落時，起落架只要一觸地面，低壓腔就開始工作，當有一定壓縮量之后，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，為提供所需的側向剛度，對直升機機輪也有些特殊要求。(二)滑橇式起落架這種起落架在著陸時依靠結構的彈性變形來吸收能量，起到緩沖作用。這種起落架結構簡單、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，往往需要在滑橇上安裝輔助機輪。滑橇結構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為了避免“地面共振”，在滑橇結構上應考慮設計有阻尼器。三、直升機著水和著艦裝置如果直升機在水上使用，可以將機體底部做成船底，同時為了增加橫向穩(wěn)定性，在機體兩側加裝浮筒，也可以在機身或起落架上安裝應急迫降浮筒，在直升機著水前充氣展開，以使直升機能飄浮一段時間，供人員撤離直升機。由于艦船運動(縱搖、橫搖、升沉)將導致直升機著艦時滑移或翻倒，這就是直升機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筒和鎖鉤座提供一個向下拉力，使直升機牢牢固定在艦面的橋柵上，從而阻止直升機滑動和傾覆，保證直升機在艦上安全起降和快速系留。第三節(jié)直升機的動力裝置直升機動力裝置大體上分為兩類，即航空活塞式發(fā)動機和航空渦輪軸發(fā)動機。在直升機發(fā)展初期，均采用技術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，功率質量比和功率體積比小、控制復雜等許多問題，人們就利用已經發(fā)展起來的渦輪噴氣式技術尋求性能優(yōu)良的直升機動力裝置，從而研制成功直升機用渦輪軸發(fā)動機。實踐證明，渦輪軸發(fā)動機較活塞式發(fā)動機更能適合直升機的飛行特點。當今世界上，除部分小型直升機還在使有活塞式發(fā)動機外，渦輪軸發(fā)動機已成為直升機動力裝置的主要形式，如圖2．2—2圖2．2—29所示。二、直升機對動力裝置的要求航空發(fā)動機對直升機的各種使用特性都有重要影響，因而直升機對發(fā)動機的要求是多方面的。一般有以下幾點：(一)發(fā)動機的功率重量比(kW／kg)發(fā)動機從輸出軸上傳遞出來的功率，即發(fā)動機的有效功率，是保證直升機性能的基本技術參數之一。有效功率值一般在發(fā)動機性能說明書中給出。但評價發(fā)動機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)動機的功率重量比(kW／kg。為了保證直升機獲得良好的重量效益，在保證發(fā)動機安全可靠的前提下，應盡量使發(fā)動機功重比越大越好?，F代一般渦輪軸發(fā)動機的功率重量比為6～8，活塞式發(fā)動機在2以下。(二)發(fā)動機的單位耗油主率(kg／kWh)發(fā)動機的單位耗油率是指發(fā)動機平均每產生1kW的有效功率在lh內所消耗燃油量的千克數。單位耗油率也是評價發(fā)動機的重要指標，是影響直升機使用經濟性的因素。為了提高直升機的有效載荷能力，保證一定航程和續(xù)航時間，應要求單位耗油率越小越好。一般渦軸發(fā)動機的單位耗油率為0．26～0．3kgwh。(三)發(fā)動機的高度特性由于空氣密度減小，發(fā)動機的有效功率隨飛行高度的增加而降低，但由于發(fā)動機的有效功率隨高度升高后空氣溫度也降低，使渦軸發(fā)動機壓氣機效率略有升高，使有效功率比空氣密度降低較為緩慢。(四)發(fā)動機的溫度特性環(huán)境溫度的變化，也會影響到發(fā)動機的工作。當環(huán)境溫度升高后，進入發(fā)動機的空氣密度減小，發(fā)動機的有效功率會因此降低，單位耗油率將會增加。(五)發(fā)動機的起動特性直升機特別是軍用直升機，要求發(fā)動機在各種條件下，都易于起動，并使發(fā)動機的轉速迅速從零到達慢車轉速。而且還要求發(fā)動機在空中能可靠地進行起動。當直升機在冬季或者高空條件下，由于環(huán)境溫度低，發(fā)動機滑油粘度大，轉動困難，加之低溫噴油點火困難，因此起動困難。(六)發(fā)動機的加速性加速性是指發(fā)動機從慢車轉速達到最大轉速所需要的時間，尤其對要求能迅速投入戰(zhàn)斗狀態(tài)的武裝直升機至關重要。軍用直升機所要求的加速性約為3～5s。(七)發(fā)動機的可靠性可靠性是發(fā)動機的重要性能指標之一，直接關系著飛行安全和出勤率。發(fā)動機的可靠性通常用平均故障間隔時間表示。發(fā)動機的可靠性在很大程度上決定了其工作壽命長短?，F代直升機用的發(fā)動機翻修間隔壽命為：渦輪軸發(fā)動機約1500～2000h，活塞式發(fā)動機約1 000～1 500h。(八)發(fā)動機的維修性發(fā)動機的維修性是發(fā)動機使用性能的重要指標，直接關系到直升機的出勤率和完好率。為了提高發(fā)動機動的維修性能，近年來采用單元設計和視情維修技術，使維修性能有了很大改進，大大減少了維修工具和維修工作量。(九)振動和噪聲為了發(fā)動機自身安全可靠地工作，減少帶給機體的振動載荷，也為了減少直升機戰(zhàn)場上被發(fā)現的可能并增加乘坐人員的舒適性，對直升機發(fā)動機的振動和噪聲水平都應有一定的要求，同時，還應有相應的減、降噪設計、監(jiān)控措施來保證。第四節(jié)直升機的傳動裝置一、概述直升機上的傳動裝置是發(fā)動機驅動旋翼、尾漿工作必不可缺的部件，它與發(fā)動機、旋翼系統(tǒng)(含尾漿)共同構成了直升機上的一個完整的機械運動系統(tǒng)。二、主減速器直升機一般為齒輪傳動式主減速器(如圖2．2—41)，它有發(fā)動機(一臺或數臺)的功率輸入端以及與旋翼、尾漿附件傳動軸相聯的功率輸出端，是直升機上主要動部件之一，也是傳動裝置中最復雜、最大、最重的一個部件。根據主減速器的工作特點，對其性能有如下要求：傳遞功率大、重量輕。隨著直升機技術不斷發(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。一臺限制傳遞功率為3000 kW直升機主減速器，其中有的一對嚙合齒輪要承受高達10000kg的力，為了保證齒輪、軸的強度，減速器不得不付出相當大的重量代價。比如直升機的主減速器重量一般要占整個直升機結構重量的1/7～1/9。減速比大，傳遞效率高。主減速器的減速比即傳動比，也就是發(fā)動機功率輸出軸轉速與旋翼轉速之比；傳遞效率即傳遞過程中功率的損失。由于旋翼與發(fā)動機輸出軸轉速相差十分懸殊，有的直升機總減速比高達120。轉速差越大，旋翼軸的扭矩也越大，齒輪載荷就越古同?，F代直升機的主減速器多數零件包括齒輪、軸和機匣都是按無限壽命設計的，但實際上卻是按有限壽命使用。因此要求在實際使用中每工作一段時間后，要從直升機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重新投入使用。(二)主減速器的結構和工作原理在直升機上主減速器是一個獨立的部件，安裝在機身上部的減速器艙內，用支架支撐在機體承力結構上。主減速器由機匣、減速齒輪及軸系和潤滑系統(tǒng)組成。見某直升機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置獨立、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)流動以排出磨損產物。主減速器潤滑系統(tǒng)應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警裝置維護檢查方便。三、中、尾減速器的結構特點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，同時減小轉速，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。尾減速特點是裝有與腳蹬操縱相聯的尾漿漿葉變距機構。尾減速器也有獨立的潤滑系統(tǒng)，采用飛濺潤滑方式。四、傳動軸和聯軸節(jié)(一)傳動軸發(fā)動機與主減速器之間，主減速器和中、尾減速器之間以及和附件之間均需有傳動軸和聯軸節(jié)將其相聯，以傳遞功率。傳動軸根據其用途可分為主軸、中間軸和尾軸等(見圖2．2—42)?！?一般軸的負荷大，使用條件復雜，對其平衡振動特性及軸的可靠要求高。直升機在飛行中傳動軸的任何破壞，輕則迫使飛行任務中斷，重則造成嚴重事故。所以現代直升機的傳動軸，在研制時要求進行長期的臺架試驗、疲勞試驗以及飛行驗證試驗，以獲得有關壽命、可靠性等綜合使用數據。(二)聯軸節(jié)聯軸節(jié)是傳動軸與軸之間的聯接裝置，要求聯軸節(jié)以最小的功率損失可靠地傳遞扭矩并實現傳動軸問的角位移和線位移補償?，F代直升機上傳動軸的聯軸節(jié)，為了減小振動、易于實現補償，大多數采用柔性結構。套齒聯軸節(jié)。套齒聯軸節(jié)是最普通的一種剛性聯軸節(jié)，其結構緊湊，技術性能穩(wěn)定，也便于加工制造。但缺點是允許的角補償不大，約4u，同時還必須得到可靠的潤滑?；顒勇撦S節(jié)。這種聯軸節(jié)采用一些非金屬件(如橡膠塊)作為彈性元件和兩個金屬半聯軸節(jié)組成。橡膠塊彈性高，減振性好，作為彈性元件也便于維修，且易于用其調整軸承的扭轉振動固有頻率。帶有彈性金屬片的聯軸節(jié)。這種軸節(jié)用一組薄鋼片代替了彈性聯軸節(jié)中的橡膠塊。用螺栓將薄鋼片與半聯軸節(jié)固定，其物理特征