通往尾桨的三条链路——连续支撑及技术展望

文摘   2024-11-03 08:52   福建  
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一、尾桨传动轴支撑系统

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 1. 支撑系统的重要性


尾桨传动轴沿直升机的尾梁延伸,其支撑系统至关重要,以确保传动轴在高转速运行时不会因共振或变形导致损坏。 

 2. 轴承支撑装置


 (1)结构

传动轴支撑通常采用多处安装的轴承,这些轴承被固定在尾梁内,并通过支架连接。支撑轴承减少了传动轴运行中的摩擦和因旋转引起的振动。 

(2)控制原理

轴承支撑装置通过多点支撑设计来限制传动轴的运动自由度,确保其在旋转时保持稳定。莱昂纳多A109E直升机在尾桨传动轴的设计中,使用了多个球轴承进行支撑,以实现稳定传动。
(3)使用及维护

定期油脂润滑;

定期检查连接点;

定期检查轴承支座状态如裂纹、损伤、磨蚀等;

定期检查固定情况;

etc。

二、现有尾桨技术及未来发展方向

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至此,我们介绍了从机身通往尾桨的三条链路,分别是动力传递系统、尾桨控制系统和尾桨传动轴支撑系统。还有一些电气线缆作为各种控制信号或者传感器信号传输的载体,此处不加累述。

这些系统虽然看起来非常复杂,但是实际上一点也不简单。每一项技术的突破,每一个创新设计的完成,都凝结了设计人员的智慧结晶和辛勤汗水。

随着科技的发展,与直升机尾桨系统相关的各种系统正朝着更高效、更安全、更智能化的方向演变。有些技术已经非常成熟,这些直升机在不同领域表现优异;有些技术还在孕育发展,将成为未来趋势,这包括: 

 1. 电驱动尾桨系统



在之前发布的关于尾桨链条的两篇推文中,都有朋友回复关于使用电驱动尾桨代替传统尾桨的留言,非常专业且有见地。

电驱动尾桨是一种通过电动机直接驱动尾桨的新型动力系统。相比传统机械传动系统,电驱动尾桨具有以下优点:

减少机械损耗:由于不需要复杂的传动轴系统,电驱动尾桨能够减少因机械摩擦导致的动力损耗。

灵活控制:电动机提供更为精确的桨叶转速控制,从而实现更精细的飞行姿态调整。

典型示例:贝尔将一架贝尔429型直升机尾部的传统机械传动尾桨拆除,将其更换为4个电动涵道尾桨。新颖的设计和创造,不说其弊端如何,都代表了未来直升机在尾桨技术上的一些发展方向。

 2. 无尾桨系统(NOTAR)


NOTAR(No Tail Rotor)是一种无需传统尾桨的技术,其通过在尾梁上喷射空气来产生反扭矩以平衡直升机的偏航力矩(康达效应)。

优点:NOTAR系统有效地消除了尾桨带来的安全风险,同时降低了噪声,提高了飞行的隐蔽性。

不足之处:不适合中大型直升机,并且有一定的功率损失。

典型示例:麦道直升机系列(MD Helicopters)中MD 902直升机应用了NOTAR技术,成为市场上无尾桨技术的代表。

 3. (去尾桨)共轴双旋翼系统


共轴双旋翼是一种将两个旋翼沿同一轴心、互为反向安装的设计,从而无需传统尾桨。

优点:共轴双旋翼有效抵消了主旋翼产生的反扭矩,并且提供更大的升力,有助于提高飞行稳定性。

典型示例:卡莫夫Ka-32重型直升机采用共轴双旋翼设计,其在高机动性和重型武器搭载能力上均表现出色, 是消防救援主力机型,优先选择。

 4. 智能监控系统


有些先进直升机尾桨系统已经集成智能监控系统,用于对传动系统的各项参数(如温度、振动、压力)进行实时监测,以便提前发现潜在问题。

随着监控技术的进一步发展,将会更加智能化,可靠性更高。

典型示例:莱昂纳多直升机AW189中选装一套先进的健康和使用监控系统(HUMS),通过传感器数据的实时分析,及时进行维护和故障排除。

三、复合材料的应用

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为了进一步提升直升机的效率和减轻重量,复合材料正被越来越广泛地应用于尾桨系统中。

尾桨桨叶:复合材料桨叶具有重量轻、耐疲劳和抗腐蚀的优点,使得直升机在飞行中更具燃油效率和可靠性。

传动轴:复合材料传动轴相比传统金属传动轴重量更轻,同时在强度和抗扭性能方面也有显著提升。 

结语

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  • 直升机从机身到尾桨的链路系统是一个复杂而精密的系统,涉及动力传递链路、尾桨控制链路以及支撑系统。

    传统的尾桨系统通过这三条链路,实现了尾桨效能的发挥及功能实现。

  • 未来的尾桨系统正在朝着更高效、更安全和智能化的方向发展。
    电驱动尾桨、NOTAR系统、共轴双旋翼、智能监控技术和复合材料应用等新型解决方案以及新技术趋势将逐步改变传统直升机的设计和应用方式,从而提高直升机的飞行性能和安全性。这些技术的进步将进一步推动直升机在民用、军事等领域中的广泛应用,使其在复杂环境中能够更安全、高效地执行任务。

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