直升机构造图解 之一……机身构造图 图解直升机的构造之二……机身 机体用来支持和固定直升机部件、系统，把它们连接成一个整体，并用来装载人员、物资和设备，使直升机满足既定技术要求。机体是直升机的重要部件。以以以下图为UH—60A 直升机的机身分段图。 机体外形对直升机飞行性能、操纵性和稳定性有重要影响。 在使用过程中，机体除承受各种装载传来的负荷外，还承受动部件、武器放射和货物吊 装传来的动负荷。这些载荷是通过接头传来的。为了装卸货物及安装设备，机身上要设计很 多舱门和开口，这样就使机体构造简洁化。 旋翼、尾桨传给机体的交变载荷，引起机身构造振动，影响乘员的舒适性及构造的疲乏寿命。因此，在设计 机身构造时，必需实行措施来降低直升机机体的振动水平。 军用直升机机体构造应当有耐弹击损伤和抗坠撞的力气。 近年来，复合材料日益广泛地应用于机身Kaiyun构造，与铝合金相比较，它的比强度、比刚度高，可以大大减轻构造重量，而且破损安全性能好，成型工艺简洁，所以受到人 们的普遍重 视。例如波音 360 直升机由于承受了复合材料构造技术以及先进气动、振动和飞行把握技 术，可使巡航速度增加 35％，有效载荷增加 1296，生产效率提高 50％。 之三……发动机直升机的动力装置大体上分为两类，即航空活塞式发动机和航空涡轮轴发动机。在直升机进展初 期，均承受技术上比较成熟的航空活塞式发动机作为直升机的动力装置。但由于其振动大，功率质量比和功率体积比 小、把握简洁等很多问题，人们就利用已经 进展起来的涡轮喷气技术寻求性能优良的直升机动力装置，从而研制成功直升机用涡轮铀发动机。 实践证明，涡轮轴发动机较活塞式发动机更能适合直升机的飞行特点。当今世界上，除局部小型直升机还在 使用活塞式发动机外，涡轮轴发动机已成为直升机动力装置的主要形式。 航空涡轮轴发动机 航空涡轮轴发动机，或简称为涡铀发动机，是一种输出轴功率的涡轮喷气发动机。法国 是最先研制涡轴发动机的国家。50 年月初，透博梅卡公司研制成一种只有一级离心式叶轮压气机、两级涡轮的单转于、输出轴功率的直升机用发动机，功率到达了 206kW(280hp)， 成为世界上第一台直升机用航空涡轮轴发动机，定名为“阿都斯特—l”(Art ouste—1)。首先装用这种发动机的直升机是美国贝尔直升机公司生产的Bell 47(编号为XH—13F)，于 1954 年进展了首飞。 涡轴发动机自从问世近 40 年来，产品不断改进进展，构造、性能一代比一代好，型号不断推陈出。据不完全统计，世界上直升机用航空涡轴发动机，经受了四代进展时期，输出轴功率从几十千瓦到数千千瓦，大大小小约有 二十几个进展系列。 西方典型的四代航空涡轴发动机 涡轴发动机分类 涡轴发动机据其动力涡轮的形式不同，可分为固定涡轮轴发动机和自由涡轮轴发动机两种。前者的动力涡轮 和燃气发生器转于，共同固定在同一根轴上；后者的动力涡轮和燃气发生器转子，分别固定在两根轴上，动力涡轴与 燃气发生器转于彼此无机械联系，动力涡轴呈“自由”状态。自由涡轮轴发动机，又可分为后出轴和前出轴两种。 涡轴发动机的主要机件及其工作原理 与一般航空喷气发动机一样，涡轴发动机也有进气装置、压气机、燃烧室、涡轮及排气 装置等五大机件， 涡轴发动机典型构造如以以以下图所示。 构造之四……减速器直升机一般为齿轮传动式主减速器(如以以以下图所示)， 它有发动机的功率输入端以及与旋翼、尾桨附件传动轴相联的功率输出端，是直升机上主要动部件之一，也是传动装置中最简洁、最大、最重的一个部件。 主减速器工作特点及要求 主减速Kaiyun器的工作特点是减速、转向及并车。它将高转速小扭短的发动机功率变成低转 速、大扭短传递给旋翼轴，并按转速、扭矩需要将功率传递给尾桨、附件等，在直升机中它还起作中枢受力构件的作用，它将直接承受旋翼 产生的全部作用力和力矩并传递给机体。 依据主减速器的工作特点，对其性能有如下要求： 传递功率大、重量轻。随着直升机技术不断进展，要求主减速器传递的功率越来越 大，齿轮啮合处的载荷也大得惊人。一台限制传递功率为3000kW 直升机主减速器，其中有 的一对啮合齿轮要承受高达 10000kg 的力，为了保证齿轮、轴的强度，减速器不得不付出相 当大的重量代价。比方直升机的主减速器重量一般要占整个直升机构造重量的 l/7~l／9。 减速比大，传递效率高。主减速器的减速比即传动比，也就是发动机功率输出轴转 速与旋翼转速之比；传递效率即传递过程中功率的损失。由于旋翼与发动机输出轴转速相差 格外悬殊，有的直升机总减速比高达120。转速差越大，旋翼轴的扭矩也越大，齿轮载荷就越高。为了减轻载荷，就必需实行多级传动和简洁的齿轮传动系等卸载措施， 这势必给传递效率带来不利影响。 一般现代直升机减速器的传递效率大致保持在0.985 左右。 寿命长、牢靠性好。尽管设计时，现代直升机的主减速器多数零件包括齿轮、轴和 机匣都是按无限寿命设计的，但实际上却是按有限寿命使用。因此要求在实际使用中每工作一段时间后，要从直升机上卸下主减速器送往工厂 翻修；更换被耗损的零件，检查合格后再 装上直升机重投入使用。这样的翻修可以进展数次，每两次送厂翻修的间隔时间称作翻修 间隔期，或称主减速器翻修寿命。 对于主减速器的牢靠性，常用平均故障间隔时间(MTBF)表示，即主减速器在实际使 用中，所发生故障的次数对工作时间的平均值(或每两次故障之间的平均时间)。 干运转力气强。由于主减速器内部齿轮多、载荷重，工作时需要滑油循环流淌行润 滑，以保证主减速器正常工作，一旦失去滑油，齿轮之间、轴与轴之间便会因过热而“烧蚀”，后果格外严峻。为了保证飞行安全，特别是军用直升机应要求主减速器一 旦断油后，有确定干运转力气。现代直升机上主减速器一般有30—40min 的于运转力气，使飞行员能够连续完成作战任务，能安全返场或紧急着陆。 主减速器的构造和工作原理 在直升机上主减速器是一个独立的部件，安装在机身上部 的减速器舱内，用支架支撑在机体承力构造上。主减速器由机 匣、减速齿轮及轴系和润滑系统组成。见某直升机的主减速器 外形和部面图〔右图〕。 该主减速器机匣为铝合金(或镁合金)铸件，构成主减速 器的主要承力构件，内部装有带游星齿轮及轴系的减速装置和 滑油润滑系统附件。旋翼轴从顶部伸出，四周有两个与发动机 动力输出轴相连的安装座以及尾传动轴、其他附件传动轴相联 的安装座，最下方为滑油池。 主减速器的润滑 主减速器必需设置独立、自主式润滑系统，用于削减齿轮和轴承面的摩擦和磨损，防过热、防腐蚀、防划伤并通 过滑油 循环流淌以排出磨损产物。 主减速器润滑系统应保证在各种工作条件下润滑牢靠，散 热充分，系统密封好， 滑油消耗小，带有金属磨损物探测报警 装置维护检查便利。 主减速器工作状况的检查 由于使用中不行能承受目视查看和直接检测的方法检查主 减速器内部零件的技术状态，除使用时空勤人员可通过滑油温 度和压力指示，以及滑油系统中金属屑报警装置等推断滑油系 统是否工作正常，还应通过定期检查减速器中滑油的状态来判 断这减速器零件的技术状态，由于使用时间到翻修间隔期后， 要准时返厂翻修，这样方能保证直升机关键部件——主减速器 的安全牢靠工作。 构造之五……旋翼旋翼系统中，桨叶是供给升力的重要部件，对桨叶设计除去气动力方面的要求之外，还 有动力学和疲乏方面的要求。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；桨叶承力构造能有高的疲乏性能或 承受破损安全设计等等。旋翼桨叶的进展是建立在材料、工艺和旋翼理论根底上的。依据桨 叶进展的先后挨次，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 年月后期渐渐被式桨叶所代替，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构造，如以以以下图所示。这种桨叶比混合式桨叶气动效率高，刚度好，同时加工比较简洁，疲乏 寿命较高。因此在 50 年月后期，金属桨叶渐渐 替代了混合式桨叶。 复到了 70 年月初，随着复合材料的普遍使用，旋翼桨叶又进入一个的 进展阶段，即使用复合材料桨叶。合材料桨叶 如以以以下图所示为“海脉”直升机的复合材料桨叶构造，主要承力件“C”形大梁主要 承受离心力并供给了大局部挥舞弯曲刚度，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构造；另外，桨叶蒙皮全部承受了与展向 呈 +-45 度的碳纤维布铺成，明显这些都是为了提高桨叶的扭转刚度。桨叶承受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。 如以以以下图所示的“海脉”直升机桨叶，把纤维直接缠绕在金属衬套上，使桨根构造干净光滑，没有明显的应力集中。它不 仅提高了疲乏强度，也大大削减了维护工作量。 图解直升机的构造之七……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局部，旋翼的总距及周期变 距操纵都要通 过它来实现。 以以以下图所示为“云雀” III 直升机的自动倾斜器。 构造之九……尾桨尾桨是用来平衡反扭矩和对直升机进展航向操纵的部件。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，因此尾桨构造与旋翼构造有 很多相像之处。尾桨的构造形式有跷跷板式、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争论相像，只是铰接式尾桨一般不设置摆振铰。70 年月以来，又进展了无轴承尾桨(包括承受交*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。以以以下图为直 9 直升机的“涵道风扇”尾桨。 涵道风扇直径小，叶片数目多。 前飞时尾面可以供给拉力，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。 可以避开地面人员或机外物体与尾桨相碰撞，安全性好之十……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。传动轴依据其用途可分为主轴、中间轴和尾轴等(见以以以下图)。 一般轴的负荷大，使用条件简洁，对其平衡振动特性及轴的牢靠性要求高。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，重则造成严峻事故。所以现代直升机的传动轴，在研制时要求进展长期的台架试验、疲乏试 验以及飞行验证试验，以获得有关寿命、 牢靠性等综合使用数据。 之八……起落架直升机起落装置的主要作用是吸取在着陆时由于有垂直速度而带来的能量，削减着陆时撞击引起 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力气， 削减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。假设要求直升机具备在 水面起降或应急着水迫降力气，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，还需装备特别着舰 装置，如拉降设备等。以下分别介绍各种形式 起落装置的构造特点。 轮式起落架 和固定翼飞机相像，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取着陆能量、减小撞击等功能以外，还需要通过减震器弹性和阻尼的 配置消退“地面共振”。为了在全部使用状态减震器都能供给阻尼，消退“地面共振”的发生，直升机上普遍承受双腔式减震器。 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， 油液会吸取气体而转变工作特性，同时由于泡沫的形成也会导致油液填 充量不准确，油气分开后就避开了这个缺点。 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，低压腔就开头工作，当有 确定压缩量之后，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供给足够的阻尼，消退“地面共振”。此外，为 供给所需的侧向刚度，对直升机机轮也有些特别要求。 直升机的构造之十一……燃油系统涡轮轴发动机的燃油系统(如以以以下图所示)，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。依据直升机飞行需要，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削减，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、抗弹击力气。 要求在设计上削减燃油管道外露，防止 弹伤；实行余度设计，以保证在某些附 件损坏后仍能保持燃油系统正常输油； 实行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 十二……机载设备机载设备对直升机技术进展的影响 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、显示和把握、导航、通信及电子对抗故障诊断等。随着现 代直升机技术进展，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

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