直升机桨毂结构.pdfVIP

直升机结构（桨毂） 旋翼系统由桨叶和桨毂组成。旋翼形式是由桨毅形式决定的。它随着材料、工艺和旋翼理论的发展而 发展。到目前为止，已在实践中应用的旋翼形式有铰接式、跷跷板式、无铰式和无轴承式，它们各自的原 理如下表所示。 一、桨毂结构特点 ( 一 ) 铰接式 铰接式 ( 又称全铰接式 ) 旋翼桨毂是通过桨毂上设置挥舞铰、摆振铰和变距铰来实现桨叶的挥舞、摆振 和变距运动。典型的铰接式桨毂铰的布置顺序 ( 从里向外 ) 是由挥舞铰、摆振铰到变距铰，如图 2．2— 1 所 示。也有挥舞铰与摆振铰重合的。 在轴向铰中除了用推力轴承来负担离心力并实现变距运动外， 另一种流行的方式是利用弹性元件 拉扭杆来执行这个功能，如图 2 ．2—2 所示。这样在旋翼进行变距操纵时必须克服拉扭杆的弹性及扭短， 为了减小操纵力，就必须使拉扭杆有足够低的扭转刚度。 铰接式桨毂构造复杂，维护检修的工作量大，疲劳寿命低。因此在直升机的发展中一直在努力改善这 种情况。在 20 世纪 60 年代后期开始发展的层压弹性体轴承 ( 橡胶轴承 ) 也是解决这个问题的一个较好的方 案，现已实际应用。 层压弹性体轴承也可称为核胶轴承， 以图 2 ．2—3b 中径向轴承为例， 这是由每两层薄橡胶层中间由金 属片隔开并硫化在一起。内外因的相对转动是通过橡胶层的剪切变形来实现的，而径向负荷则要由橡胶的 受压来传递。图中还表示了层压弹性轴承的一些基本形式，并标示了它允许的相对运动方向和受力方向。 图 2 ．2—4 为桨毂一个支管的构造。轴承组件的主要部分是一个球面弹性体轴承，桨叶的挥舞及摆振 运动全部通过这个轴承来实现。此外靠近内端有一个层压推力铀承，桨叶变距运动的 85 ％通过这个轴承的 扭转变形来实现，其余 15％则由球面轴承来实现。这种形式的桨毂是用一组层压弹性体轴承组件来实现挥 舞铰、摆振铰、变距铰三铰的功能，这样使构造大大简化，零件数量也大大减少。同时由于不需要润滑及 密封，维护检修的工作量亦少很多。 ( 二 ) 桨毂减摆器 铰接式旋翼在摆振铰上都带有桨毂减摆器，简称为减摆器，为桨叶绕摆振铰的摆振运动提供阻尼。减 摆器对于防止出现“地面共振”，保证其有足够的稳定性裕度是必要的。此外，对于装备涡轮轴发动机的 直升机，发动机、传动系统及旋翼整个系统的扭转振动，由于存在着燃油控制系统而形成一个闭合回路， 也存在着操纵响应的稳定性问题。对于这样一种自激振动，减摆器对集合型的摆振运动提供的阻尼也是有 利的，即可以保证所要求的稳定性裕度。 1．液压减摆器 主要是用油液流动速度的损失来产生压力差从而起到阻尼作用。图 2． 2—5 为这种减摆器的原理，图 2．2—6 表示了这种减楼器在桨毂上可能的安装情况。当桨叶绕垂直铰来回摆动时，减摆器壳体与活塞杆 之间产生往复运动。 这时， 充满壳体内的油液也就要以高速度流进壳体与活塞之间的缝隙 ( 或者是活塞上的 节流孔 ) ，活塞的左右就产生了压力差，从而形成减摆力矩。液压减摆器的减摆力矩比较稳定，它不像摩擦 减摆器那样需经常检查及调整。但如果油液泄漏使空气进入，则会显著地改变减摆器的特性。因此，除了 在减摆器上带密封装置外，往往还需要有油液补偿装置。 2．粘弹减摆器 70 年代开始出现了用粘弹性材料硅橡胶制成的粘弹减摆器。这种减摆器是利用粘弹性材料变形时很大的内 阻尼来提供所要求的减振阻尼，其构造原理见图 2．2—7 。减摆器由当中的金屑扳及其两边的两块外部金 属板构成。内部金属板及两块外部金屑板之间各有一层硅橡胶，金属板与橡胶硫化粘结在一起，内部金属 板一端与铀向铰轴颈相连，而外部金属板则与中间连接件相连接。桨叶绕垂直铰摆动时，由硅橡胶层的往 复剪切变形使减摆器产生往复轴向变形。 粘弹材料变形时将产生内摩擦， 内摩擦力在相位上滞后变形 90’， 这些变形要消耗能量，从而起到了阻尼的作用。粘弹减摆器突出的优点是结构简单，除了目视检查外，不 需要维护。这种减摆器不仅提供了阻尼也对桨叶摆振运动附加了刚度，提高了桨叶摆振固有频率。在低温 下硅