国外旋翼桨毂构型技术综述

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1、万方数据总第165期2010年第4期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．165No．42010文章编号：1673-1220(2010)04-064-07国外旋翼桨毂构型技术综述李满福，程锦涛，王清龙(中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要旋翼桨毂构型技术是直升机的核心技术，对直升机的发展有重要牵引作用。纵观直升机的发展历史，桨毂构型技术的发展始终处于直升机技术进步的前沿，是衡量直升机技术水平和直升机划代的重要标志之一。回顾国外直升机旋翼桨毂构型的发展历程，在此基础上简要分析了国外桨毂构型的技术特点和发展态势，可为国内直升机的

2、研制和发展提供诸多借鉴。关键词桨毂；构型中图分类号：V275+．1文献标识码：A1国外桨毂构型发展历程直升机旋翼桨毂是一个不断变革的关键部件，其构型设计经历了一个由简单到复杂再到简单的发展过程。早期的直升机由于没有铰链，无法解决直升机的稳定性和操纵性问题。铰的发明使直升机旋翼变得可以操纵，直升机也因此真正发展成为一种实用的飞行器；但在以后的发展过程中，铰接式桨毂变得越来越复杂，桨毂中不仅有挥舞铰，摆振铰和变距铰，而且还有各式各样的轴承，减摆器，限动器等。由于全铰接式桨毂结构复杂，零件数目多，不仅制造成本高，维护费用昂贵，维护工作量大，而且安全性比较差，因此简化桨毂

3、，改善桨毂势在必行。简化桨毂的第一步是用弹性轴承或钛合金挠性件取代挥舞铰和摆振铰。20世纪60年代初，世界上开始研制旋翼系统所用的弹性轴承，开始只是在尾桨中应用，20世纪70年代初用于旋翼系统。简化和改善桨毂的第二步就是用复合材料取代钛合金挠性件，星形柔性桨毂是成功的案例，AS350“松鼠”和SA365“海豚”直升机都装有星形柔性桨毂，同“云雀”的铰接式桨毂比较，星形柔性桨毂结构简单，零件数目大为减少。简化和改善桨毂的第三步就是取消变距轴承，设计出真正的无铰／无轴承旋翼桨毂。取消了轴承之后，每片桨叶都有一个复合材料挠性件，它可以适应桨叶的各种运动。在桨毂构型的进化

4、过程中，先进材料和先进工艺技术的发展和应用，成为桨毂设计实现革命性飞跃的关键因素之一，在旋翼的设计中扮演着极其重要的角色。根据国外桨毂构型出现的先后顺序，其发展历程可用简图进行描述(图1)。2国外桨毂构型技术特点2．1铰接式桨毂铰接式桨毂通常指具有挥舞铰、摆振铰和变距铰中的三个铰或两个铰。铰接式桨毂的构型包括：全铰接式、半铰接式，以及几种演变发展类型(用弹性轴承代替三铰的星形柔性和球柔性)。2．1．1全铰接式桨毂1)金属轴承全铰接式桨毂金属轴承全铰接式桨毂具有挥舞铰、摆振铰和变距铰，利用金属轴承的摆动来实现桨叶的挥舞、摆振和变距运动(图2)。为了保证金属轴承具有良

5、好的工作环境，桨毂通常设有润滑系统和密封系统。以中型直升机“海王”桨毂为例，桨毂就有几百个单独的零件，还有几十个润滑点，较大的直升机“支奴干”的旋翼，零件数目多达1800个。因此，全铰接收稿日期：2010-07一II作者简介：李满福(1964-)，男，江西临川人，研究员，主要研究方向：旋翼总体／桨毂设计和旋翼相关专业的预先研究。万方数据2010年第4期李满福，程锦涛，王清龙：国外旋翼桨毂构型技术综述·65·式桨毂结构复杂、重量大、可靠性低、使用维护成本高。金属轴承全铰接式桨毂又有典型的三铰分开和挥舞摆振两铰重合两种形式。三铰分开的机型有“海王”、“支奴干”、米4、

6、米8等；二铰重合的机型有“超黄蜂”等。2)弹性轴承全铰接式桨毂弹性轴承全铰接式桨毂是在金属轴承全铰接式桨毂基础上发展成功的，其基本特点是用弹性轴承代替金属轴承。波音的360型桨毂是一个弹性轴承全铰接式桨毂的成功范例(图3)。这副桨毂主要的优点除了重量减轻25％和零件数目减少60％之外，桨毂的寿命达到了5000h以上(主要是弹性轴承的寿命)，桨毂的维修工时也降低60％。2．1．2半铰接式桨毂半铰接式桨毂通常指具有挥舞铰和变距铰，无摆振铰。半铰接式桨毂的构型包括：跷跷板式和万向铰式。图1桨毂构型发展简图万方数据直升机技术4第165期目4跷跷板式桨程万方数据·2010年

7、第4期李满福，程锦涛，王清龙：国外旋翼桨毂构型技术综述·67·图5金属接头万向铰桨毂2)弹性轴承万向铰桨毂万向铰式旋翼经历了金属轴承万向铰和弹性轴承万向铰的发展过程，目前的发展趋势是采用弹性轴承万向铰。与金属轴承万向铰相比，弹性轴承万向铰无需润滑和密封，具有结构紧凑、简单、重量轻、寿命长、维护方便、阻力小等特征(图6)。V一22“鱼鹰”采用弹性轴承万向铰式桨毂，，其零件数目减少了30％，重量减轻18％。图6弹性轴承万向铰桨毂2．1．3星形柔性桨毂星形柔性桨毂是法国宇航公司在20世纪70年代后期研制成功的一种新型复合材料桨毂型式，并在SA365海豚系列和AS350小

8、松鼠系列等