【正文】 在這里，我從一個做夢的少年變成了一個意氣蓬發(fā)的青年，在這里，我踏上了新的人生之路，在論文即將完成之際，我的心情久久不能平靜，從剛開始的設(shè)計到現(xiàn)在論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學給了我無言的幫助，在這里請接收我誠摯的謝意。 同樣也感謝傳授我知識的老師，是你們悉心教導使我有了良好的專業(yè)課知識，這也是論文得以完成的基礎(chǔ)。 這次畢業(yè)設(shè)計是在楊帆老師的指導下完成的，在此過程中，楊帆老師給予了我悉心的指導與幫助，并主動找我交流問題，給予了我大量的資料。我在這次的設(shè)計中花費了大量時間，盡一切力量爭取將設(shè)計做到最好。我覺得這次設(shè)計的完成，不僅鍛煉了我進行設(shè)計的工作能力，培養(yǎng)了我獨立思考的能力，解決困難的方法，并且也教會了我獨立創(chuàng)新﹑力求先進的思想?？紤]問題也能從多方面，多角度考慮，培養(yǎng)了嚴謹、細致的工作作風，培養(yǎng)了工程技術(shù)人員所應(yīng)具備的基本素質(zhì)，為進入機械行業(yè)做必要的準備。在設(shè)計之前，我借閱了相關(guān)資料，學習了相關(guān)軟件，為自己做畢業(yè)設(shè)計做了良好的鋪墊。畢業(yè)了，自己的學涯也許到此為止了，可眼前的路還很長很長，心中充斥著些許迷茫，但我必須整理心情，背上行囊，堅定的踏上新的征程。在大學里我們得到了最好的鍛煉，我們要將學到的知識轉(zhuǎn)換成力量，為了自己的夢想而努力。畢業(yè)設(shè)計忙了兩個多月，深深地體會到這是一個連接學習和工作的橋梁。但是，正是這一次次的嘗試磨練了我的耐性并加強了我對軟件的操作水平。畢業(yè)設(shè)計是對大學三年學習成果的一次大檢閱，平時課堂上學到的知識很難以融會貫通，通過本次畢業(yè)設(shè)計，讓我們平時課堂上的知識得到了進一步的鞏固，通過畢業(yè)設(shè)計基本可以將平時所學的一些知識應(yīng)用到實際的設(shè)計中。因此許多科技大國都十分重視發(fā)展無人駕駛直升機。作為現(xiàn)代武器系統(tǒng)中的一員，將成為未來空中力量的重要組成部分；作為民用機，將會在國民經(jīng)濟建設(shè)的多種領(lǐng)域中發(fā)揮對特的作用。 無人駕駛直升機的興起 無人駕駛直升機具有質(zhì)量輕，體積小，成本低，攜帶方便，使用維護工作量小，可垂直升降和空中懸停，機動靈活，不受產(chǎn)地環(huán)境限制，不存在人員上天工作的風險等優(yōu)。 （ 3）人在回路中的仿真 操作人員，駕駛員在系統(tǒng)回路中進行操縱直升機的飛行仿真試驗，這種飛行仿真試驗要求有相應(yīng)的形成人、飛行環(huán)境的動態(tài)特性，仍要通過建立數(shù)字模型字啊計算機上運行。 （ 2）物理仿真 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 26 將系統(tǒng)的部分實物接入回路進行的試驗，例如要評價直升機飛行力學特性，就需接入飛控系統(tǒng)的各種傳感器，機載計算機，伺服機構(gòu)等。 計算機仿真技術(shù) 計算機仿真技術(shù)是以模擬原理，控制論，系統(tǒng)技術(shù)，和系統(tǒng)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機和各種物理效應(yīng)設(shè)備為工具，借助系統(tǒng) 模型對真實的或設(shè)想的系統(tǒng)進行動態(tài)實驗的一門綜合性技術(shù)。如果上述結(jié)果解決得好，直升機的應(yīng)用將會大為推廣。 由于上述原因，人們在選擇交通工具或空中武器時，往往把直 升機排在后面。當代直升機巡航飛行速度僅每小時二三百公里，一般非轉(zhuǎn)場的最大航程也只有數(shù)百公里，與固定翼飛機相差很遠。 （ 3）直升機的震動水平較高，噪聲較大，搭乘的舒適性欠佳和對機外環(huán)境的噪聲污染嚴重，這些是普及及運用的另一障礙，尤其是直升機，多在居民區(qū)活動，噪聲大成為受人矚目的缺點。這一點實際上部分屬實，部分誤解。這主要是由于直升機的結(jié)構(gòu)復雜，一些部件壽命低和飛行速度低。雖然直升機有許多突出優(yōu)點，但下述因素限制直升機未能更廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域： （ 1）直升機的全壽命使用成本高，即購機費，維修費，噸公里費，折舊費都比較高。 （ 3）采用環(huán)量控制尾梁、旋翼反作用力 矩補償?shù)燃夹g(shù)取消尾槳，并研制成無尾槳直升機。復合材料柔性件無軸承尾槳也已實現(xiàn)工程應(yīng)用。 （ 1）采用新材料（主要是纖維增強復合材料）、新的尾槳葉翼型和平面形狀、簡化尾槳轂，其技術(shù)途徑與旋翼改進基本相同。據(jù)美國陸軍統(tǒng)計，尾槳造成的 事故占直升機總事故的 15％ 左右。 （ 4）普通尾槳暴露在外，安全性不好。此外，普通尾槳還存在側(cè)風中懸停時的航向操縱穩(wěn)定性問題和高速飛行時可能出現(xiàn)的“擺尾”現(xiàn)象。尾 槳不僅受到其與尾槳之間的氣流干擾，還要受到旋翼下洗流、發(fā)動機排氣的干擾，使尾槳總推力下降、效率降低。 （ 1）全金屬鉸接式尾槳結(jié)構(gòu)復雜，零件數(shù)目多，既有鉸又有軸承，維護工作量大，壽命有限，安全性不好。有的直升機尾槳還向上偏轉(zhuǎn)一個角，其推力向上分量也能提供一部分升力。單旋翼帶尾槳式直升機的航向操縱主要通過操縱尾槳來實現(xiàn)，航向穩(wěn)定性由尾槳和垂尾共同提供。尾槳的作用正是 產(chǎn)生推力，以平衡旋翼發(fā)扭矩。 （ 1）平衡旋翼反扭矩。 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 23 尾槳結(jié)構(gòu) 在單旋翼直升機上，普遍裝有尾槳。加之復合材料強度、剛度性能可設(shè)計和模壓固化成形工藝的開發(fā)以及使用驗證，充分說明復合材料旋翼槳葉是材料與結(jié)構(gòu)最佳接合的產(chǎn)物。 （ 4）成本要低。 （ 2）從強度方面考慮，要求材料具有高的比強度和疲勞許用應(yīng)力，耐沖擊，具有良好的破損安全能力（損傷容限） （ 3）從工藝性方面考慮，希望材料具有良好的工藝性，容易加工制造出復雜的槳葉氣動外形，并且表面光滑，有利于提高旋翼的氣動效率。 現(xiàn)代直升機旋翼對材料的要求概括為以下幾個方面。 （ 3）產(chǎn)生其他分力及力矩使直升機保持平衡或側(cè)飛、斜飛、機動飛行。 （ 1）產(chǎn)生向上的升力（占拉力的主要部分）用以克服直升機的重力。因此，旋翼既是直升機的升力面，又是直升機的操縱面。力矩指示墊片不可重復使用。為了得到自鎖螺母的正確力矩，有時使用力矩指示墊片。力矩值通常在維修手冊中給出，其大小是依據(jù)摩擦力、螺紋類型、材料、潤滑和光潔度等因素決定的。 定力距是為了確保接合面正確、有效地加緊在一起，也為了防止過應(yīng)力、變形和螺栓的剪斷等。有的螺母可以使用保險絲或開口銷保險。 正常情況螺栓是與螺母配合使用的。安裝時，確保光桿正好覆蓋孔的長度，這樣螺紋不會接觸孔的表面。在實際工作中，有各種各樣的螺栓在使用，可通過標識來區(qū)別。鉚釘用在不經(jīng)常拆卸的、承受剪切的地方。小的修理按結(jié)構(gòu)修理手冊（ SRM）進行鉚接。 （ 2）優(yōu)點 ① 節(jié)約重量，不要鉚釘； ② 沒有釘孔，減少了裂紋形成的可能性； ③ 沒有釘頭，外表面光滑； 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 21 ④ 隔離電化學腐蝕，因為沒有濕氣聚集空間 ； ⑤ 比鉚釘結(jié)構(gòu)連接更強固； ⑥ 在增壓區(qū)不會造成漏氣。 圖 28 鉚接 （ 1）簡介 機體部件接合的標準方法是鉚接，但也有采用粘接方法，即使用合成樹脂膠將兩個面粘接起來。這種鉚釘一般較實芯鉚釘輕，但具有所需要的足夠強度。直升機上有一些部件由于空間限制不允許采取墊鐵頂鉚的方式，尤其對某些鉚接結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)元件，無法接近施工；另外一種情況，即裝配些非結(jié)構(gòu)性的零件，如機艙內(nèi)部裝飾件等，沒有辦法采用這種方法。解決這個問題的辦法是加密鉚釘間距，進而減小鉚 釘承受的拉力。有時候鉚釘會受到較小的拉伸力，但通常受拉伸的緊固件是螺栓。凸頭鉚釘用于內(nèi)部件，埋頭鉚釘用于外部鏈接，由于氣動阻力小，埋頭鉚釘有助于減少擾流。 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 20 用螺栓代替鉚接來固定永久性連接，主要用在將蒙皮板與其他高應(yīng)力結(jié)合在一起，比如主翼大梁端頭和安裝點、起落架和安裝點、發(fā)動機和安裝吊艙的連接等。 結(jié)構(gòu)裝配技術(shù) 在金屬框架結(jié)構(gòu)中，大多數(shù)永久性連接是鉚釘或螺栓連接的。通常用于蜂窩結(jié)構(gòu)，它的強度是玻璃纖維或鋁合金的兩倍。這種材料有著較高的拉伸強度，而且不容易失效。它是最便宜的纖維產(chǎn)品，而且不容易失效。它的缺點是“易脆性”，而且石墨不能直接粘貼在金屬上，炭可以與金屬形成電化學腐蝕。石墨是較便宜的一種復合材料。偶爾也用在對其他材料進行加強。 （ 4）、人造纖維 直升機復合材料結(jié)構(gòu)的人造纖維包括： ① 硼 —— 很昂貴。使用模型來確保得到正確的形狀。這種材料是由非常細玻璃纖維和樹脂膠念在一起組成的。 蜂窩材料主要有：玻璃纖維、不銹鋼、鋁合金、鈦合金、 KEVLAR 和石墨。本質(zhì)上，它是一種分層結(jié)構(gòu)，蜂窩黏在兩個面之間 。 （ 2）蜂窩結(jié)構(gòu) 粘接的蜂窩結(jié)構(gòu)在直升機制造中是相當常見的。 KEVLAR 是 ARAMZD 纖維， ARAMZD 的原材料是芬芳聚酰胺，為一種尼龍材料。 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 19 這種產(chǎn)品的制造方法是將碳纖維絲按要求放入合適模型中，將預(yù)先調(diào)好的樹脂混合物倒入模型中，當樹脂凝固后，一種非常輕的高強度和韌性材料就誕生了。 （ 1） KEVLAR 和石墨纖維材料 引入石墨纖維材料是復合材料領(lǐng)域的巨大進步之一。 圖 27 對接框 復合材料 因為復合材料具有較高的強度、重量比和耐腐蝕性，因此已被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代直升機結(jié)構(gòu)上，大多數(shù)復合材料能夠連接在一起而不需要鉚釘和螺釘，從而也減輕了直升機的重量。 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 18 圖 26 減重孔 （ 8）對接框 機身對接處的隔框必須是加強隔框，用螺栓將兩邊對接框連接起來。 （ 7）減重孔 在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，可以見到一些孔，孔邊卷起。 （ 6）地板結(jié)構(gòu) 直升機的地板結(jié)構(gòu)承受商載，鋁合金地板梁在隔框處沿機身橫向與隔框連接，地板安裝在梁上。加強件可能與原來的構(gòu)件厚度不一致。承力蒙皮可以承載大多數(shù)載荷，其厚度隨載荷大小和位置而變化。桁條用鋁合金擠壓成形或鋁板卷曲成形的 。桁條 可以貫穿整個機身長度。短梁也可以用于機身開口處。主要承受和傳遞彎曲載荷和軸向載荷，提高蒙皮承載能力。普通隔框通常是很輕的構(gòu)件，用于保持機頭形狀，提高縱向構(gòu)件的抗失穩(wěn)能力，承受蒙皮傳來的氣動載荷。機身結(jié)構(gòu)主要由縱向部件、橫向部件和蒙皮組成，使設(shè)計和制造流線型機身更方便，同時結(jié)構(gòu)的強度和剛性得到加強，這意味著半硬殼式結(jié)構(gòu)因它的應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)，可以承受更大的損傷并保持其形狀不變。 （ 1）硬殼式結(jié)構(gòu) 硬殼式機身指沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，現(xiàn)代航空器幾乎 不采用這種結(jié)構(gòu)，其最大問題是既要保持結(jié)構(gòu)強度，又要使重量保持在允許的限制內(nèi)。與蒙皮相連的機身內(nèi)部構(gòu)件包括大梁、隔框、桁條、長桁等，通過鉚釘、螺栓、螺釘及焊接或膠接連接起來，形成一個整體結(jié)構(gòu)。 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 16 大多數(shù)現(xiàn)代直升機的機身設(shè)計都是承力蒙皮理念。注意：除非修理手冊中另有規(guī)定，通?？山邮艿淖畲髲澢葹?1:600。 （ 4）彎曲極限 為了測量一個結(jié)構(gòu)件比如管狀撐桿的彎曲程度，可以使用直角量器和塞尺。如下圖所示： 圖 23 瓦特式結(jié)構(gòu) （ 3）構(gòu)架 式修理 構(gòu)架式結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞，如裂痕、劃傷、壓痕、腐蝕和彎曲等，可將損壞的部分除掉，并平整地過渡到周圍材料，所去掉的深度要符合修理手冊的標準。 （ 1）普拉特式 機身大梁由橫向和垂直管連接，通過對角連接件加強，鋼管承受拉伸載荷。它與其他部件的連接點均設(shè)在整體框架的節(jié)點上，節(jié)點上裝有傳遞集中力的對接接頭。通常有三種基本類型用于直升機機身、尾部和發(fā)動機吊艙。 直升機的結(jié)構(gòu) 從第一架直升機誕生之日起，直升機經(jīng)過 50 年的技術(shù)發(fā)展，其結(jié)構(gòu)所應(yīng)用的元件范圍越來越廣。 （ 4）聲疲勞。 （ 3）熱疲勞。 （ 2）磨損疲勞。 （ 1）腐蝕疲勞。 疲勞損傷有許多形式。 這種在遠低于極限載荷的外力循環(huán)作用下而導致斷裂的現(xiàn)象稱為疲勞。這樣的作用循環(huán)可以重復很多次，而且每次結(jié)構(gòu)都能回到其初始狀態(tài)。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。這是材料能夠承受的極限靜載荷。材料在扭轉(zhuǎn)力的作用下發(fā)生的變形叫扭轉(zhuǎn)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。 （ 4）受剪變形：剪切是指在力的作用下 相鄰層間的滑動趨勢。中間部分叫做腹板，承載剪切載荷。 （ 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。外側(cè)是拉伸，內(nèi)測時受壓。 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。 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。 （ 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。 （ 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。主要有以下幾類。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，