【正文】 學生姓名： 江厚翔 班級、學號： 11503130 專 業(yè)： 飛機制造技術(shù) 西安航空職業(yè)技術(shù)學院制 2020 年 10 月 10 日 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務書 題目： 直升機的結(jié)構(gòu)及發(fā)展 任務與要求： 對直升機的分類和構(gòu)造作詳細的描述，介紹直升機系統(tǒng)和結(jié)構(gòu) 的有關(guān)內(nèi)容， 并對旋翼系統(tǒng)做出介紹以及對直升機發(fā)展的展望。 時 間： 2020 年 08 月 10 日至 2020 年 10 月 10 日 共 8 周 所屬系部： 航空維修工程學院 學生姓名： 江厚翔 學 號： 11503130 專 業(yè)： 飛機制造技術(shù) 指導單位或教研室： 飛機制造教研室 指導教師： 楊帆 職 稱： 助教 西安航空職業(yè)技術(shù)學院制 2020 年 10 月 10 日 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )進度計劃表 日 期 工 作 內(nèi) 容 執(zhí) 行 情 況 指導教師 簽 字 至 根據(jù)指導老師的要求接合自己的理解，并在圖書館及網(wǎng)上查閱資料基礎(chǔ)上，確定幾個論文的題目。 至 根據(jù)自己對論文的查找和資料的研究自己開始制作設(shè)計，形成初稿。 至 指導老師進行第二次審閱再次提出 修改意見，自己進行第二次修改。 2 至 打印，提交論文 教師對進度計劃實施情況總評 簽名： 年 月 日 本表作評定學生平時成績的依據(jù)之一 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 1 摘要 本論文主要闡述了直升機的誕生與發(fā)展和直升機構(gòu)成與分類以及介紹了直升機的結(jié)構(gòu)。直升機 的主要 結(jié)構(gòu)與系統(tǒng) 其中包括： 旋翼、尾槳、反扭矩系統(tǒng)傳動系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)及主要的結(jié)構(gòu)組成部分。 關(guān)鍵詞： 直升機 旋翼 尾槳 操縱系統(tǒng) Abstract This paper mainly expounds the classification of helicopter with the birth and development of the constitution as well as the structure of helicopter and helicopter are introduced. While the rotor in structure and rotor structure is the main structural ponent of the helicopter. The main structure and system of a helicopter rotor, tail rotor, which include: anti torque system and transmission system, control system and the main structural ponent. In today39。 旋翼是直升機的核心部件。槳葉靠來自、發(fā)動機的扭轉(zhuǎn)保持旋翼運動。能高效地完成垂直飛行是直升機旋翼的基本特點。 旋翼系統(tǒng)由葉槳和葉轂組成。 自直升機誕生以來，人們就對直升機槳葉 不斷進行改進和革新，大體上從兩個方面進行，一是使用新材料，二是改進槳葉形狀設(shè)計和采用新的翼型。改進槳葉形狀設(shè)計，采用新的翼型可以改善槳葉的氣動特性、降低噪聲水平和提高性能。根據(jù)有無鉸鏈，以及鉸鏈在槳轂上的分布情況，直升機的槳轂可以劃分為鉸接式槳轂、無鉸槳轂、星形柔性槳轂、無軸承槳轂等幾種結(jié)構(gòu)形式。 在 20世紀 70 年代以前，大部分投入使用的直升機都是采用鉸接式槳轂。全鉸接式槳轂結(jié)構(gòu)十分復雜，殼體、水平鉸、垂直鉸、軸向鉸、減震器和限動器。萬向接頭是槳轂是槳葉剛性地固定在槳轂上而槳轂本身西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 6 利用萬向接頭固定在轉(zhuǎn)軸上，它沒有每片槳葉所具有的水平鉸、垂直鉸和減震器。雖然常規(guī)尾槳的空氣動力學和動力學問題與旋翼有很多共同之處，但由于工作環(huán)境（包括旋翼尾流影響）及所處的位置不同，其面臨的問題更加復雜。尾槳轂有軸向鉸和水平鉸軸向鉸允許尾槳葉轉(zhuǎn)動，增大或減小槳葉仰角 ；水平鉸允許尾槳葉作揮舞運動。 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)生的附加氣動力來平衡旋翼扭轉(zhuǎn)。 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，采用一個低壓空氣循環(huán)系統(tǒng)代替常規(guī)尾槳。 動力裝置是直升機 動力的提供者，它把燃料的化學能轉(zhuǎn)化成機械能，驅(qū)動旋翼旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機對直升機的各種特性都有重要影響，直升機對發(fā)動機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容易、加速快、可靠性高、維修性好、振動與噪聲小。 在直升機發(fā)展初期，均采用技術(shù)上比較成熟的航空活塞式發(fā)動機作為直升機的動力裝置。由于活塞發(fā)動機具有耗油率低、價格便宜的優(yōu)點，仍在輕小型直升機上使用。但它也存在如下缺點：動力渦輪轉(zhuǎn)速高，增大了直升機主減速器的傳動比，造成減速器大而復雜；燃油消耗率一般比活塞式發(fā)動機略高；周圍介質(zhì)對其工作的影響較大；小尺寸的渦輪發(fā)動機生產(chǎn)難度大等。它主要有主減速器、中間減速器和尾減速器、傳動軸、自由行程離合器、套齒聯(lián)軸節(jié)、旋翼剎車裝置、散熱風扇以及主減速器架組成。 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 8 主減速器是傳動機構(gòu)中最復雜、最大和最重的一個部件，也是直升機上主要部件之一，一般采用齒輪式傳動。主減 速器的工作特點是減速、轉(zhuǎn)向及并車。在直升機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體。二是傳動比大，傳遞效率要高。 直升機操縱系統(tǒng)一般由周期變距操縱桿、腳蹬、油門總變距桿、自動傾斜器、液壓助 力器、加載機構(gòu)、旋翼剎車以及連桿、搖臂等組成。操縱油門總距變距桿，可以使直升機垂直升降；操縱腳蹬，可以使直升機拐彎；操縱周期變距操縱桿，可以是直升機往任意方向飛行。直升機是利用自動傾斜器改變旋翼槳葉總距和周期變距來實現(xiàn)操縱的。 對直升機操作系統(tǒng)的基本要求是 ：質(zhì)量小，剛度大，由摩擦、活動間隙和變形引起的操作系統(tǒng)滯后時間應最短，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互不干擾，在機體發(fā)生變形時操作系統(tǒng)不應出現(xiàn)卡死和夾住現(xiàn)象，附件應便于檢查、安裝和拆卸。因此，為了克服這些缺點，電傳操作系統(tǒng)逐步發(fā)展起來。 光傳操作系統(tǒng)就是以光代替電作為傳輸載體，以光導纖維作為物理傳輸媒介，在計算機之間或計算機與遠距終端之間傳遞指令或反饋信息的飛行控制系統(tǒng)。起落架還用于直升機的地面滑行和停放。由于直升機的飛行速度都不高，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。在單旋翼帶尾槳式直升機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。機身內(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。另外，機身還具有承載和傳動的功能。 直升機的機身結(jié)構(gòu)，根據(jù)其不同的技術(shù)要求各有特點。 過去機身結(jié)構(gòu)多是用鋁、鎂等輕金屬材料制造的，現(xiàn)在復合材料已大量應用于機身結(jié)構(gòu)。 直升機機載設(shè)備是指直升機上保證直升機飛行和完成各種任務的設(shè)備。機載設(shè)備的先進性已成為現(xiàn)代直升機先進與否的重要標志之一。 根據(jù)執(zhí)行任務的不同，直升機將 安裝不同的任務設(shè)備。 直升機的分類及其特點 直升機的分類按照不同的角度有不同的分類方法。 按直升機結(jié)構(gòu)形式分類，主要從平衡旋翼反扭矩的方式、驅(qū)動旋翼的方式和提供升力與推進力的不同方式來區(qū)分。在這些結(jié)構(gòu)中有的構(gòu)型通過不斷的發(fā)展，技術(shù)相對較成熟，已研制出實用的型號，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)上可實現(xiàn)，但與其他構(gòu)型相比性價比相對西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 11 較差；有的還在研究之中。人們尤其重視運輸直升機的噸位、空機重量、有效載荷、客艙容積、外部吊掛能力、航程及續(xù)航時間等。按直升機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。因為直升機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。 （ 1）軍用直升機 軍用直升機是遂行軍事任務為目的的直升機的統(tǒng)稱。 （ 2）民用直升機 顧名思義，民用直升機是指用于客運、貨運、吊裝、公共事務，以及搶險救災和醫(yī)療救護等民事活動的直升機。 按其他分類方法為力研制或使用需要，有時也用其他方 法來區(qū)分不同直升機。 （ 3）按發(fā)動機數(shù)量分類 按照直升機安裝發(fā)動機數(shù)量的多少，可分為單發(fā)、雙發(fā)和多發(fā)。 （ 5）按起飛場地分類 可分為只能在陸地上起降的陸地直升機，大多數(shù)直升機屬于這一類；即可在陸地也能在水面起降的水陸兩用直升機；以軍艦或船只為起降基地的艦載直升機。 （ 7）按隱身水平分類 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 12 可分為隱身直升機、準隱身直升機和非隱身直升機。 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 13 2 直升機的機身結(jié)構(gòu) 直升機的應力應變 直升機結(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。 （ 2）受壓變形：受壓載荷通常使一個部件受壓而發(fā)生變形，當一個部件受壓時，它有變彎的趨勢，最大壓應力存在于變彎的外側(cè)和內(nèi)側(cè)。薄的構(gòu)件在壓力作用下變彎或皺折，良好的設(shè)計可使很輕的管能承受很大的載荷。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。它的厚度通常很薄，因為冠部可以防止它變皺。對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。二者之間相互為 90176。 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 14 如果材料中應力逐漸增大，最終將導致材料的斷裂。在大多數(shù)情況下，這種情況不會出現(xiàn)在直升機結(jié)構(gòu)上。一旦去掉外力 ，結(jié)構(gòu)又恢復到它正常的狀態(tài)。目視檢查不會發(fā)現(xiàn)異常，但這樣的循環(huán)持續(xù)作用一定時間，材料就會斷裂。疲勞引起材料的微裂紋并使它發(fā)展成裂紋，如沒有發(fā)現(xiàn)的話，將導致災難性的后果。周期性疲勞因周期載荷而引起。因材料表面腐蝕向內(nèi)發(fā)展而加速疲勞，導致材料強度劣。小幅度的摩擦運動引起的。因溫度變化引起的材料膨脹和收縮而產(chǎn)生的疲勞 。聲波振動引起的高頻應力波動而產(chǎn)生的疲勞。直升機結(jié)構(gòu)所使用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件與固定翼飛機基本相同。分別為桁架式結(jié)構(gòu)、承力蒙皮結(jié)構(gòu) —— 硬殼式或半硬殼式結(jié)構(gòu)和復合材料結(jié)構(gòu)； 桁梁式結(jié)構(gòu)支持所有轉(zhuǎn)動部件、傳動系統(tǒng)和發(fā)動機驅(qū)動軸。 桁架式結(jié)構(gòu)分成兩種：一 種是普拉特式（或叫 N 式），另種是瓦輪式（或叫W 形），兩種結(jié)構(gòu)形式都是圍繞大梁來搭建結(jié)構(gòu)，而大梁是承載扭曲和彎曲的主要部件。如圖所示： 西安航空職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計論文 15 圖 22 普拉特式結(jié)構(gòu) （ 2）瓦輪式 這種類型主要依靠對角件來承受拉伸和壓縮載荷。損傷