基础知识 | 直升机课堂之旋翼系统

前言：本文目的在于介绍并讲解直升机构造（外部—内部）。图文并茂形式展现直升机魅力，各部位工作原理。为了方便讲解，本文基于罗宾逊R-22作为训练机型。第一季共⑩集，主讲包括：①机身②发动机③滑油系统④燃油系统⑤电路系统⑥传动系统⑦旋翼系统⑧皮托管与静压管⑨陀螺仪⑩磁罗盘

关于作者：侯立铭（ Damien ）毕业于美国洛杉矶直升机公司，持有FAA颁发商照、教员照。

主旋翼（Main Rotor）：一种为直升机提供主要升力的桨叶旋转装置。

尾桨（Auxiliary Rotor）：一种为抵消主旋翼旋转时所产生出的扭矩影响而设计的桨叶旋转装置。

主旋翼的结构分类：

1. 传统型

2. 纵列式

3. 共轴式

4. 双旋翼横列式

5. 交叉式

传统型：

注：黑鹰直升机 UH60 出口型号S70 美国西科斯基公司设计制造并于1974年10月17日成功首飞。

纵列式：

注：支奴干CH47 美国波音公司设计制造于1961年9月21日成功首飞。

共轴式：

注：黑鲨 Камов карты-50 俄罗斯卡莫夫设计局设计制造并于1982年6月17日成功首飞。

双旋翼横列式：

注：贝尔-波音V22。美国贝尔与波音联合设计制造于1989年3月19日成功首飞。

交叉式：

注：K-max 由美国卡曼宇航公司研制并于1991年12月23日成功首飞。

桨叶系统的分类：

1. 全铰接式

2. 半刚性

3. 刚性

4. 无铰式

全铰接式（Fully Articulated）：一种由桨叶连接至桨毂并能各自独立自由地挥舞、摆振和变距的桨叶系统。

全铰式桨叶的三种运动形式：

挥舞（Flapping）：桨叶绕挥舞铰上下的运动。

摆振（Drag）：桨叶绕摆振铰前后的运动。

变距（Feathering）：桨叶绕变距铰旋转的运动。

挥舞铰、摆振铰和变距铰：

半钢性（semi-Rigid）：两片桨叶可绕变距铰旋转改变安装角，但不可各自独立挥舞，只能作为一个整体作跷跷板式上下摆动。

半刚性又称为跷跷板式（Teetering）：

钢性（Rigid）：一种由高强度与高韧性桨叶组成，仅有变距铰可使桨叶变距，并没有挥舞铰与摆振铰。故飞行中桨叶的挥舞与摆振全倚靠桨叶自身的弯曲来完成。

无铰式（Hingeless）：全称无铰式旋翼，是指没有摆振铰和挥舞铰，桨叶与只有轴向铰的桨毂相连的旋翼。这种形式的旋翼，目前使用的有两种：一种是旋翼桨毂为挥舞半刚性的，桨叶的挥舞是靠桨毂部件的弹性变形来实现的；另一种是旋翼桨毂为挥舞刚性的，桨叶的挥舞靠桨叶根部的弯曲变形来实现。

尾桨系统（Tail Rotor System）:一种辅助的，小号的安装在直升机机尾的旋翼系统。（在传统型主旋翼系统直升机上），尾桨系统旋转垂直（部分为了增升也带倾斜角）于主旋翼旋转平面，为了抵消主旋翼带来的扭矩，故又被称为反扭矩系统。

拉力型尾桨与推力型尾桨（Pullers&Pushers）：

注：推力型尾桨，一般只作为反扭矩使用。

注：拉力型尾桨，设计为带有一定的倾斜角度，同时提供升力，最多机型达13%。

无尾桨系统（NOTAR）：由麦道公司研发，主要利用附壁效应（Coanda Effect），通过机身背部的网格式进气口收集主旋翼下洗气流，通过旋转尾部喷口达到传统桨叶的效果。其优点增加了运行安全，降低了噪音。缺点的话造价高，维护较之复杂。其原理可百度百科康达效应。

涵道式尾桨（Fenestron）：涵道尾桨是法国宇航公司设想的一种先进的尾桨形式。自1968年在“小羚羊”直升机上应用以来，取得了很大的发展，有多种直升机采用了这种尾桨形式。

涵道尾桨是在垂尾中制成筒形涵道，在涵道内装尾桨叶和尾桨毂，利用涵道产生附加气动力。这种尾桨的尾桨叶和尾桨毂不移出而直接装在垂直安定面中，涵道尾桨设计的发展使得它在6吨以下吨位的各种直升机中与普通尾桨相比明显处于有利的地位。涵道尾桨提供的性能与普通尾桨相比，无论在重量方面还是在价格方面，都具有很好的竞争性。另外。它在安全性、可靠性和维护性方面也具有很大的优点，这些优点在民用方面是非常重要的；在军事方面，它的低易损性和低雷达反射特征的优点也是相当重要的。（摘自百度百科）

R22主旋翼系统（R22 Main Rotor）：采用半刚性旋翼系统，跷跷板式，还被称为悬挂式。

注：主旋翼的安装与拆卸。（来源：R22维修手册）

部件细节图：

注：毂（hub）通过三根螺栓将两根桨叶与主轴连接在一起。

注：螺栓（Bolt）推力垫片（Thrust Washer）轴颈（Journal Bearing）

注：轴颈（Journal Bearing）

注：受损的轴颈，由于旋翼超转造成磨损。

注：主轴（Mast）与毂（Hub）接口连接处。

注：主轴两侧的摆动制动橡胶块（Teeter Stop）。

注：摆动制动块（Teeter Stop）与支架（Bracket）。

注：受桨根挤压过度的摆动制动块，说明毂发生过度摆动。内部两侧银色部位为桨叶钩柄（Blade Grip）挂靠钩。

注：桨叶钩柄（Blade Grip）又一称心轴（Spindle）钩在锥进螺栓（Coning Hinge）下方依附在主轴。

注：橡胶套内充填的机械滑油。

注：桨叶根部换油指导。（来源：R22维修手册）

注：桨叶钩柄左侧是变距角（Pitch Horn）与变距杆（Pitch Link）连接用于改变桨叶安装角。

注：桨叶根部（Root Fitting），变距角（Pitch Horn），变距杆（Pitch Link）上缠铁丝用于调节变距杆（螺旋式）长短，保持桨叶运行平衡性。

注：心轴轴承（Spindle Bearing）内置于桨叶根部。

注：桨叶剖面，内部填充为蜂巢式铝片（让我想起来Reebok的Hexalite蜂巢气垫避震系统）外部包裹为不锈钢，桨叶前缘因为在飞行时受力最大故采用不锈钢质地D型翼梁（D-Spar）

注：由于桨叶是下钩式，故在飞行前检查时禁止下拉桨叶，检查桨叶应上推另一片。

注：配平片（Trim Tab），直升机桨叶配平片与固定翼配平片并不是同一个概念。作用也大相径庭。在直升机桨叶上，配平片的作用使得桨叶高速旋转时保持平衡。

注：变距杆（Pitch Link）上连变距角（Pitch Horn）下接自动倾斜器（Swashplate）。

R22主旋翼系统参数（R22 Main Rotor Data）：

铰接：自由摆动与锥进，刚性平面。

直径：25英尺2英寸。

桨叶弦长：7.2英寸（定长）。

桨叶扭转角：-8°

转速100%时的桨尖速度：672 英尺/秒

轨迹与平衡（Track&Balance）：

旋翼刹车（Brake）：

哈哈哈 突如其来的鬼畜。自己制作的GIF 略渣请谅解。

渗碳硬化（Brinelling）：转子轴承金属表面损伤的一种形式，由于作用在轴承上的径向载荷过大导致。

注：旋翼超转使轴承内小球挤压金属环，在超转发生后，应及时告知机务检测，若出现渗碳硬化，需更换零件。

传动轴的径向跳动（Run-out Check）检查：

R22尾桨（R22 Tail Rotor）：

R22尾桨数据（R22 Tail Rotor Data）：

铰接：自由摆动与锥进，刚性平面。

直径：3英尺6英寸

桨叶弦长：4英寸（定长）

桨叶扭转角：0°

预置锥进角：1°11′

转速100%时的桨尖速度：599 英尺/秒。

都看到这里了