文档介绍：[转帖]图解直升机的结构之五……旋翼
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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。
第一种金属浆叶的大梁有一个好玩的设计,那就是他的大梁是空心的像一根椭圆形的空心金属管子。正常时这根管子里充了一定压力的气体。当大梁出现裂缝时气压会下降导致在翼根处的一个透明半球由白色变成红色。所以维护人员一眼就可以看出大梁是否有裂缝。
这是当年俺师傅教的。
还请更多朋友来讨论。
其实很巧,俺参与过这两种旋翼的修理。
[转帖]图解直升机的结构之六……桨毂
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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,—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,—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,—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。
—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。

主要是用油液流动速