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司的典型特色,也是美国厂家的普遍设计观念。
如图所示,在该设计中有一“桨叶夹板”,通过一个称作耳轴的机构连接到主轴
上。该耳轴起跷跷板关节,即挥舞关节的作用,桨毂和旋翼象一个整体围绕着它,
象个跷跷板。耳轴解决了桨叶挥舞的问题,但仍然解决不了旋翼由于科里奥利效应
引起的摆振问题,该问题通过另外的方法解决。
图2-36 半刚性跷跷板式主桨毂
半刚性主桨毂只有两片主桨叶,桨毂的水平挥舞关节支点通常位于桨毂上方,
这意味着桨叶的变距轴低于挥舞轴。它的另一个特点是桨毂具有预置的锥体角,即
连接桨叶的轴向关节在安装时略向上倾斜使桨叶在静态时就有一个锥体角,这样可
以减小在桨叶转动中产生的弯曲应力。预置锥体角的另一个优点是可以消除科利奥
里斯效应,这是因为桨叶的变距轴低于挥舞轴且桨叶略向上倾斜,通过两片桨叶重
心的连线也通过了挥舞轴心,当桨叶挥舞时,桨叶的重心与转动轴的距离保持不变,。
图2-37 桨叶重心位置
变距轴
转动轴
翘翘板式挥舞
主轴
桨叶夹板
桨毂
桨叶
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某些半刚性桨毂使用万向节式的安装,桨毂可向任何方向倾斜,因此也叫全向
翘翘板式。
半刚性桨毂还装有一装置叫“平衡棒”,它的作用是为桨毂提供一种内在的稳定
性,在平衡棒的外端装有配重,以其中心为支点自由摆动,与桨叶成90°角。
图2-38 平衡棒结构
虽然主桨毂的悬挂设计减少了科里奥利效应和摆振影响,但是主旋翼仍然受部
分水平方向力的影响。前面提过,桨叶可以通过弯曲来吸收这种运动,但仍然需要
额外的支撑装置,即在主桨毂和桨叶的跟部后端安装一根承阻拉杆。
这种主桨毂相对简单,横切面较小,因此产生的形阻也就少。但和全铰接式主
旋翼桨毂相比,半刚性跷跷板式主旋翼桨毂的动态平稳性较差,更易受阵风影响。
这种主桨毂很少应用在现代直升机上。
2.3.4 刚性主旋翼桨毂
刚性主旋翼桨毂只有变距轴。这并非是说该直升机的操纵不需要桨叶的挥舞和
摆振,而是它们可以通过桨叶的弯曲来获得。
MBB-BO-105 直升机采用的就是无铰接式旋翼。
跷跷板式系统的操纵是通过倾斜旋翼旋转面到所需要的飞行方向。机身象个钟
摆悬挂在旋翼的下面,通过摆动来自动与新的推力方向对齐。
全铰接式系统和跷跷板式系统相似,但桨毂的摆动是另外一种操纵来源,即挥
舞关节在主轴上的力。由旋翼转动产生的剪切力保证了旋翼在同一平面旋转。当有
操纵输入时,旋翼挥舞,但剪切力立即使桨叶回复到另同一平面旋转,从而致使桨
毂和机身发生转动。
无铰接式或刚性主桨毂系统则通过桨毂的运动作为直升机的主要操纵源。由于
更大部分的旋翼翼展发挥挥舞作用,因此无铰接式系统上的桨毂的强度是全铰接式
平衡棒
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系统的三到四倍。它的旋翼是由复合材料制成的。在设计复合材料桨叶的时候,在
桨叶内安装一个理论的挥舞关节来发挥直升机最佳的气动性能。摆振则通过桨叶根
部材料的弯曲来实现。
无铰接式旋翼可以直接固定在机身上,使操纵与推力相互独立。这样实现了飞
行员的操纵输入和旋翼运动间的直接反应,而不会发生在其它两种桨毂上产生的操
纵输入和旋翼反应迟缓的现象。
无铰接式旋翼系统机械制造简单,维修量少。但相对于其它两种桨毂,它的
操纵不那么柔和。
BO105 直升机的桨毂是刚性的,周期变距由一个轴承来实现,但挥舞和摆振则
通过桨叶根部材料的弯曲来实现。
图2-39 刚性主旋翼桨毂
兰色
黑色桨毂变距拉杆
轴向关节润滑油壶桨叶轴向关节
夹板
黄色
红色
星形件
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第2.4 节尾桨毂
尾桨只有总距操纵,因此只需要一种操纵输入来同时同量地改变所有尾桨的桨
距角,即总距。
尾桨毂通常包含桨毂、尾桨主轴和轴套组件以及其它机械操纵装置等。机械操
纵装置一般和尾减速器合成一体,它的作动器安装在尾减的另一侧,作动杆则穿过
尾减速器输出轴,将操纵输入通过星形件或变距传递到尾桨上。
图2-40 是一种典型的尾桨毂,它包含一个钢铸件,上面有五个安装滚棒轴承的
臂,尾桨叶轴和轴套组件通过螺栓安装在臂上。
这种设计允许尾桨叶挥舞时与操纵输入和气动载荷形成锥体。在每个尾桨毂臂
的顶部有一个机加工的锥形销,它作为一个挥舞止动销来防止尾桨叶在两侧任一方
向挥舞过大。该挥舞止动销插入到尾桨叶轴内的一个机加工的孔中,并与里面的尼
龙套对齐,以防万一桨叶挥舞过大使桨叶轴碰到止动销而损坏金属部件。
在尾桨叶轴上装有轴向轴承,尾桨叶轴套安装在该轴承的外面,整个组件通过
一个大环形螺帽固定。变距杆将操纵输入从星形件传递到尾桨叶轴套上。
图2-40 尾桨毂
图2-41 和2-42 是某尾桨部件的整体图。尾桨毂和尾桨叶安装在尾减速器输出轴
上,通过垫片、密封圈和螺帽固定。尾桨变距轴通过尾伺服器,穿过尾减速器输出
轴,伸出尾桨部件安装螺栓,联接到星形件上,星形件和尾桨叶轴套通过短的可调
变距拉杆联接。
挥舞关节
挥舞止动块
变距角臂
尾桨叶心轴
轴向轴承
尾桨叶轴套
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图2-41 尾桨叶和变距组件
图2-42 尾桨变距装置
星形件
变距拉杆
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当操纵输入从飞行员航向脚蹬传递到尾伺服器,就会使伺服器内的柱塞伸出或
收缩,从而使连接在它上面的变距作动杆伸缩,也同样引起变距拉杆移动。而变距
拉杆的线性运动通过转动轴向轴承转换为轴套的周向运动,从而改变尾桨的总桨距。
如果安装在航向脚蹬处的主要止动装置故障或调节不当,安装在旋转的尾减速
器输出轴上的止动装置就会接触星型件以限制尾桨桨距。
尾桨操纵只需要传递总距变化,而倾斜盘装置非常复杂,故使用星形件装置。
由于星型件和它的部件是和尾桨一起转动的,而尾伺服柱塞是不能转动的,因此就
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