國外旋翼槳轂構(gòu)型技術(shù)綜述

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1、萬方數(shù)據(jù)總第165期2010年第4期直升機技術(shù)HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．165No．42010文章編號：1673-1220(2010)04-064-07國外旋翼槳轂構(gòu)型技術(shù)綜述李滿福，程錦濤，王清龍(中國直升機設(shè)計研究所，江西景德鎮(zhèn)333001)摘要旋翼槳轂構(gòu)型技術(shù)是直升機的核心技術(shù)，對直升機的發(fā)展有重要牽引作用?？v觀直升機的發(fā)展歷史，槳轂構(gòu)型技術(shù)的發(fā)展始終處于直升機技術(shù)進步的前沿，是衡量直升機技術(shù)水平和直升機劃代的重要標(biāo)志之一?；仡檱庵鄙龣C旋翼槳轂構(gòu)型的發(fā)展歷程，在此基礎(chǔ)上

2、簡要分析了國外槳轂構(gòu)型的技術(shù)特點和發(fā)展態(tài)勢，可為國內(nèi)直升機的研制和發(fā)展提供諸多借鑒。關(guān)鍵詞槳轂；構(gòu)型中圖分類號：V275+．1文獻標(biāo)識碼：A1國外槳轂構(gòu)型發(fā)展歷程直升機旋翼槳轂是一個不斷變革的關(guān)鍵部件，其構(gòu)型設(shè)計經(jīng)歷了一個由簡單到復(fù)雜再到簡單的發(fā)展過程。早期的直升機由于沒有鉸鏈，無法解決直升機的穩(wěn)定性和操縱性問題。鉸的發(fā)明使直升機旋翼變得可以操縱，直升機也因此真正發(fā)展成為一種實用的飛行器；但在以后的發(fā)展過程中，鉸接式槳轂變得越來越復(fù)雜，槳轂中不僅有揮舞鉸，擺振鉸和變距鉸，而且還有各式各樣的軸承，減擺器，限

3、動器等。由于全鉸接式槳轂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件數(shù)目多，不僅制造成本高，維護費用昂貴，維護工作量大，而且安全性比較差，因此簡化槳轂，改善槳轂勢在必行。簡化槳轂的第一步是用彈性軸承或鈦合金撓性件取代揮舞鉸和擺振鉸。20世紀(jì)60年代初，世界上開始研制旋翼系統(tǒng)所用的彈性軸承，開始只是在尾槳中應(yīng)用，20世紀(jì)70年代初用于旋翼系統(tǒng)。簡化和改善槳轂的第二步就是用復(fù)合材料取代鈦合金撓性件，星形柔性槳轂是成功的案例，AS350“松鼠”和SA365“海豚”直升機都裝有星形柔性槳轂，同“云雀”的鉸接式槳轂比較，星形柔性槳轂結(jié)構(gòu)簡單，零

4、件數(shù)目大為減少。簡化和改善槳轂的第三步就是取消變距軸承，設(shè)計出真正的無鉸／無軸承旋翼槳轂。取消了軸承之后，每片槳葉都有一個復(fù)合材料撓性件，它可以適應(yīng)槳葉的各種運動。在槳轂構(gòu)型的進化過程中，先進材料和先進工藝技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，成為槳轂設(shè)計實現(xiàn)革命性飛躍的關(guān)鍵因素之一，在旋翼的設(shè)計中扮演著極其重要的角色。根據(jù)國外槳轂構(gòu)型出現(xiàn)的先后順序，其發(fā)展歷程可用簡圖進行描述(圖1)。2國外槳轂構(gòu)型技術(shù)特點2．1鉸接式槳轂鉸接式槳轂通常指具有揮舞鉸、擺振鉸和變距鉸中的三個鉸或兩個鉸。鉸接式槳轂的構(gòu)型包括：全鉸接式、半鉸接式

5、，以及幾種演變發(fā)展類型(用彈性軸承代替三鉸的星形柔性和球柔性)。2．1．1全鉸接式槳轂1)金屬軸承全鉸接式槳轂金屬軸承全鉸接式槳轂具有揮舞鉸、擺振鉸和變距鉸，利用金屬軸承的擺動來實現(xiàn)槳葉的揮舞、擺振和變距運動(圖2)。為了保證金屬軸承具有良好的工作環(huán)境，槳轂通常設(shè)有潤滑系統(tǒng)和密封系統(tǒng)。以中型直升機“海王”槳轂為例，槳轂就有幾百個單獨的零件，還有幾十個潤滑點，較大的直升機“支奴干”的旋翼，零件數(shù)目多達1800個。因此，全鉸接收稿日期：2010-07一II作者簡介：李滿福(1964-)，男，江西臨川人，研究員

6、，主要研究方向：旋翼總體／槳轂設(shè)計和旋翼相關(guān)專業(yè)的預(yù)先研究。萬方數(shù)據(jù)2010年第4期李滿福，程錦濤，王清龍：國外旋翼槳轂構(gòu)型技術(shù)綜述·65·式槳轂結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、可靠性低、使用維護成本高。金屬軸承全鉸接式槳轂又有典型的三鉸分開和揮舞擺振兩鉸重合兩種形式。三鉸分開的機型有“海王”、“支奴干”、米4、米8等；二鉸重合的機型有“超黃蜂”等。2)彈性軸承全鉸接式槳轂彈性軸承全鉸接式槳轂是在金屬軸承全鉸接式槳轂基礎(chǔ)上發(fā)展成功的，其基本特點是用彈性軸承代替金屬軸承。波音的360型槳轂是一個彈性軸承全鉸接式槳轂的成功

7、范例(圖3)。這副槳轂主要的優(yōu)點除了重量減輕25％和零件數(shù)目減少60％之外，槳轂的壽命達到了5000h以上(主要是彈性軸承的壽命)，槳轂的維修工時也降低60％。2．1．2半鉸接式槳轂半鉸接式槳轂通常指具有揮舞鉸和變距鉸，無擺振鉸。半鉸接式槳轂的構(gòu)型包括：蹺蹺板式和萬向鉸式。圖1槳轂構(gòu)型發(fā)展簡圖萬方數(shù)據(jù)直升機技術(shù)4第165期目4蹺蹺板式槳程萬方數(shù)據(jù)·2010年第4期李滿福，程錦濤，王清龍：國外旋翼槳轂構(gòu)型技術(shù)綜述·67·圖5金屬接頭萬向鉸槳轂2)彈性軸承萬向鉸槳轂萬向鉸式旋翼經(jīng)歷了金屬軸承萬向鉸和彈性軸承萬

8、向鉸的發(fā)展過程，目前的發(fā)展趨勢是采用彈性軸承萬向鉸。與金屬軸承萬向鉸相比，彈性軸承萬向鉸無需潤滑和密封，具有結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、重量輕、壽命長、維護方便、阻力小等特征(圖6)。V一22“魚鷹”采用彈性軸承萬向鉸式槳轂，，其零件數(shù)目減少了30％，重量減輕18％。圖6彈性軸承萬向鉸槳轂2．1．3星形柔性槳轂星形柔性槳轂是法國宇航公司在20世紀(jì)70年代后期研制成功的一種新型復(fù)合材料槳轂型式，并在SA365海豚系列和AS350小松鼠系列等