五、旋翼系统
旋翼系统中,桨叶是提供升力的重要部件,对桨叶设计除去气动力方面的要求之外,还 有动力学和疲劳方面的要求。例如所设计的桨叶的固有频率不与气动激振力发生共振,桨叶挥舞、摆振基频满足操纵稳定性和“地面共振”等要求;桨叶承力结构能有高的疲劳性能或 采用破损安全设计等等。旋翼桨叶的发展是建立在材料、工艺和旋翼理论基础上的。依据桨 叶发展的先后顺序,它有混合式桨叶、金属桨叶和复合材料桨叶三种形式。由于混合式桨叶 在50年代后期逐渐被新式桨叶所代替,目前只在重型直升机米—6、米—26上使用。
金属桨叶 金属桨叶是由挤压的D型铝合金大梁和胶接在后缘上的后段件组成。后段件外面包有 金属蒙皮,中间垫有泡沫塑料或蜂窝结构,如下图所示。这种桨叶比混合式桨叶气动 效率高,刚度好,同时加工比较简单,疲劳寿命较高。因此在50年代后期,金属桨叶逐渐 替代了混合式桨叶。
复到了70年代初,随着复合材料的普遍使用,旋翼桨叶又进入一个新的 发展阶段,即使用复合材料桨叶。合材料桨叶 如下图所示为“海脉”直升机的复合材料桨叶结构,主要承力件“C”形大梁主要 承受离心力并提供了大部分挥舞弯曲刚度,它是由抗拉及弯曲方面比刚度和比强度较高的零 度单向玻璃纤维预浸带构成。在翼型前部和后部各布置了一个“Z”形梁。前后“Z”形梁 与蒙皮胶接在一起,使桨叶剖面形成多闭室结构;另外,桨叶蒙皮全部采用了与展向呈 +-45度的碳纤维布铺成,显然这些都是为了提高桨叶的扭转刚度。桨叶采用泡沫塑料作为内部支承件,前缘包有不锈钢片防止磨蚀。
复合材料桨叶根部连接方式是一个突出的问题。为了不切断玻璃纤维,一般方式是使纤维缠绕在金属件上。如下图所示的“海脉”直升机桨叶,把纤维直接缠绕在金属衬套上,使桨根结构干净光滑,没有明显的应力集中。它不仅提高了疲劳强度,也大大减少了维护工作量。
六、自动倾斜器
自动倾斜器是直升机操纵系统的一个主要组成部分,旋翼的总距及周期变距操纵都要通 过它来实现。 下图所示为“云雀” III直升机的自动倾斜器。
七、尾桨
尾桨是用来平衡反扭矩和对直升机进行航向操纵的部件。旋转着的尾桨相当于一个垂直安定面,能对直升机航向起稳定作用。虽然后桨的功用与旋翼不同,但是它们都是由旋转而产生空气动力、在前飞时处于不对称气流中工作的状态,因此尾桨结构与旋翼结构有 很多相似之处。尾桨的结构形式有跷跷板式、万向接头式、铰接式、无轴承式、“涵道尾桨” 式等等。前面几种形式与旋翼形式中的讨论相似,只是铰接式尾桨一般不设置摆振铰。70年代以来,又发展了无轴承尾桨(包括采用交*式布置无轴承尾桨)及“涵道尾桨”。“涵道尾桨”是把尾桨置于机身尾斜梁的“涵道”之中。下图为直9直升机的“涵道风扇”尾桨。
涵道风扇直径小,叶片数目多。
前飞时尾面可以提供拉力,因此,可以减小尾桨的需用功率。但在悬停时“涵道风 功率消耗偏大,对直升机悬停和垂直飞行性能不利。
可以避免地面人员或机外物体与尾桨相碰撞,安全性好
八、传动机构传动轴
发动机与主减速器之间,主减速器和中、尾减速器之间以及和附件之间均需有传动轴和联轴节将其相联,以传递功率。传动轴根据其用途可分为主轴、中间轴和尾轴等(见下图)。
一般轴的负荷大,使用条件复杂,对其平衡振动特性及轴的可靠性要求高。直升机在飞 行中传动轴的任何破坏,轻则迫使飞行任务中断,重则造成严重事故。所以现代直升机的传 动轴,在研制时要求进行长期的台架试验、疲劳试验以及飞行验证试验,以获得有关寿命、 可靠性等综合使用数据。