九、起落架
直升机起落装置的主要作用是吸收在着陆时由于有垂直速度而带来的能量,减少着陆时撞击引起的过载,以及保证在整个使用过程中不发生“地面共振”。此外,起落装置往往还用 来使直升机具有在地面运动的能力,减少滑行时由于地面不平而产生的撞击与颠簸。
在陆地上使用的直升机起落装置有轮式起落架和滑橇式起落架。如果要求直升机具备在 水面起降或应急着水迫降能力,一般要求有水密封机身和保证横侧稳定性的浮筒,或应急迫 降浮筒。对于舰载直升机,还需装备特殊着舰装置,如拉降设备等。以下分别介绍各种形式 起落装置的结构特点。
轮式起落架
和固定翼飞机相似,直升机轮式起落架由油气式减震器和橡胶充气机轮组成。直升机起 落架减展器除了具有吸收着陆能量、减小撞击等功能以外,还需要通过减震器弹性和阻尼的 配置消除“地面共振”。为了在所有使用状态减震器都能提供阻尼,消除“地面共振”的发生,直升机上普遍采用双腔式减震器。
右图所示为某直升机起落架双腔式减震器。这个减震器的特点是油液及气体是分开的, 活塞2的上部是油室,下部是气室,活塞l又把气室分为低压腔及高压腔。油液及气体不分开的减震器, 油液会吸收气体而改变工作特性,同时由于泡沫的形成也会导致油液填 充量不准确,油气分开后就避免了这个缺点。
减震器分高压腔和低压腔之后,直升机起飞和降落时,起落架只要刚刚接触地面,低压腔就开始工作,当有一定压缩量之后,高压腔参与工作,这样,可保证起落架在各状态下具有避 免“地面共振”所需的刚度,并在触地的全过程都提供足够的阻尼,消除“地面共振”。此外,为 提供所需的侧向刚度,对直升机机轮也有些特殊要求。
十、燃油系统涡轮轴
发动机的燃油系统(如下图所示),由燃油泵、燃油滤、喷油嘴等组成,以保证发动机在各种工作状态和各种飞行条件下所需要的燃油流量。根据直升机飞行需要,对涡轴发动机燃油系统有以下要求:
能在较宽的温度范围内正常供 油。一般要求的外界气温范围为-60一 60℃。气温过低,可能导致处于悬浮状 的水分结冰,而沉积在燃油滤上将其堵 塞,使进入发动机的燃油减少,致使发 动机停车;气温过高,燃油在剧热之下也会分解形成焦炭,同样会影响燃油系 统正常供油。
应具有抗坠毁、抗弹击能力。 要求在设计上减少燃油管道外露,防止 弹伤;采取余度设计,以保证在某些附 件损坏后仍能保持燃油系统正常输油; 采取吸油式燃油输油泵以及坠毁自封措 施,防止坠毁时燃油外泄起火。
保证燃油良好的雾化质量。要 求燃油系统在发动机处于各种状态都能 通过喷嘴或甩油盘在燃烧室中使燃油均 匀雾化
十一、机载设备机载设备对直升机技术发展的影响
直升机机载设备是指在直升机上为保障飞行、完成各种任务的设备和系统的总称。直升机机载设备品种繁多,包括电气、显示和控制、导航、通信及电子对抗故障诊断等。随着现 代直升机技术发展,机载设备的地位越来越重要。机载设备性能的优劣已成为现代直升机先 进与否的重要标志之一,先进的机载设备在提高直升机的使用效能和保证经济性、安全性方面具有不可替代的突出作用。据有关统计资料,80年代中期的民用直升机上,机载设备只占总价的5%;军用直升机上,机载设备占总价的30%一40%。
随着对民用直升机和军用直升机的性能要求的不断提高和军、民用直升机应用领域的不断拓展,机载设备占全机总价的比例有了显著的增加。目前民用直升机中设备所占的价格比 已达10%左右,而军用直升机,尤其是专用武装直升机、特种部队所装备的直升机机载设备所占价格比已上升至50%左右。美国正在研制的RAH—66轻型侦察攻击直升机,其机载设备所占的价格比已超过60%。
十二、直升机的飞行自动控制系统
由于直升机有悬停、垂直升降及后飞的功能,其自动飞行控制系统和全向空速系统在技术上较特殊。
与固定翼飞机相比,作为被控制对象的空中飞行的直升机,运动状态更为复杂。固定翼飞机飞行时可视为六自由度的运动物体。而对直升机而言,还必须考虑旋翼、尾桨的旋转, 直升机一系列特有的飞行状态,如悬停、垂直上升和下降、自转下降等。旋冀旋转时除产生 升力外还产生操纵直升机运动的纵向、侧向力,俯仰、滚转力矩。因此,与固定翼飞机相比,直升机的飞行控制有显著区别。
旋翼系统产生的操纵载荷不仅数值大,而且变化复杂,因而不能让其通过操纵线系等反 传到驾驶操纵机构上,为此现代直升机特别是大、中型直升机上,均采用不可逆的(无回力)液压助力操纵系统,使载荷在传到驾驶杆上之前分散至机体结构上去。使助力器产生足够大的力来操纵旋翼系统,同时还使旋翼操纵载荷直接传到机体结构,而不致传到驾驶操纵机构上。
十三、液压助力器
液压助力器是系统中执行助力的附件。利用液压助力器,飞行员只需施加很小的力就可 操纵较大载荷的旋翼系统。由于液压助力器具有体积小、重量轻、快速致动性好,并能产生 出很大的操纵力等优点,因而被广泛采用。一般液压助力器是由以下几个主要机件所组成 (见下图):液压滑阀(伺服阀)、活塞杆、作动筒及输入摇臂机构等。液压滑阀起着 功率放大作用,活塞杆是将液体压力能转换成机械能,输入摇臂机构则起着操纵和反馈作用。
目前在直升机上采用的液压助力器,构造形式很多,但常见的有装有主、副液压分油滑 阀的单腔液压助力器;装有制动器的双系统供油的液压助力器;装有主、副液压分油滑阀的双压助力器(有的在主液压分油滑阀上带有阻尼活塞)。
在较小型直升机上只有一套液压系统就能进行满意的操纵,甚至将液压系统关闭或发生 故障时也能飞行。但大的直升机上有双套或更多独立的液压系统来保证时时有一个系统在工作,以确保飞行安全。
十四、配平机构
驾驶员改变飞行状态,通过驾驶杆借自动倾斜器使桨叶周期变距位置发生变化。如果驾 驶员移动驾驶杆没有力的感觉显然是无法操纵直升机的,杆力大小不同反应就会不同。大多 数直升机上驾驶杆的杆力纵向梯度为0.2—0.7kg/cm,横向杆力梯度相对小一些,均由载荷 感觉弹簧产生。但飞行中如果要长时间保持这一状态,驾驶员就感到疲劳。 为了能在不同的飞行状态下持续飞行而又不使驾驶员感到体力疲劳,就需卸除驾驶杆(包括脚蹬)上的“载荷”。所以一般直升机上为此设置了杆(舵)力配平机构。
目前直升机上的配平机构有两种类型,即用磁性制动器或用双向传动电动机构,从而达 到卸载作用。配平机构的按钮都装在驾驶杆顶端,飞行中使用非常方便。
十五、直升机自动飞行控制
一般直升机的操纵力矩较小,操纵响应迟缓,而且直升机操纵时的协调动作多,加上直升机自身稳定性较差,因而使直升机驾驶员工作负担重、易于疲劳,而且也难以掌握直升机 的驾驶技术。为此,越来越多的直升机上设计了自动飞行控制系统,如自动驾驶仪和增稳装置,以减轻飞行员的负荷、改善直升机的稳定性。
在四五十年代间出现了初期的系统,即利用传感器(姿态角、航向角、高度和加速度等 传感器)的电信号控制液压舵机,舵机按并联或串联方式接入操纵系统,通过自动倾斜器使 桨叶进行周期变距自动稳定来控制俯仰角和倾斜角,通过尾桨变距来稳定和控制航向角,通 过控制总距来稳定和改变飞行高度,还可以用速度信号控制俯仰角来稳定飞行高度。在70 年代功能发展到包括自动悬停、自动过渡飞行、自动载荷稳定、全天候自动飞行及拉降着舰 (直升机在颠簸的舰面上降落时,用舰上钢索挂上并拖拉直升机,使它安全降落)、自动稳定 等。另外,也可以与其他设备交联以提高直升机的战斗性能,如:地形回避、反潜吊放声呐 电缆角自动稳定、反潜搜索时飞行航迹的自动控制等。很多新技术,如射流式系统、增稳系 统、数字式控制系统、电传系统、变稳系统等也先后进行了试验和应用。
十六、联轴节
联轴节是传动轴与铀之间的联接装置,要求联轴节以最小的功率损失可靠地传递扭矩并实现传动轴间的角位移和线位移补偿。现代直升机上传动轴的联轴节,为了减小振动、易于 实现补偿,大多数采用柔性结构。 联轴节的种类比较多,主要有以下4种(如下图所示):