35 直九直升机索降设计-沈祖千(11)

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1、第二十八届（2012）全国直升机年会论文直九直升机索降设计沈祖千徐海斌吴永奎(中航工业哈飞，哈尔滨，150066)摘要：在汶川地震、新疆雪灾救援工作中，直升机凭借其机动灵活、可在复杂地形使用的飞行特点，在救援中发挥了不可替代的作用。为提高直升机向地面输送救援人员的效率，在国外直升机上，广泛使用索降装置。索降装置除输送救援人员效率高外，还具有结构简单，成本低，负载大，便于制造、使用和维护,不耗电等优点。本文根据索降使用需求和直九直升机机结构特点，成功设计了一款索降装置，并对此进行了强度分析。关键词：直升机;索降;救援;强度分析1前言由于直升机具有垂直起降、

2、空中悬停、前后左右飞行、超低空贴地飞行、不依赖机场跑道等特点，因此，直升机在军事和民用领域得到了广泛的应用。直升机在军事上已广泛应用于人员和物资运输、伤员救护、反坦克、对地火力支援、搜潜攻潜、攻舰、机降突击、电子战、预警、侦察、通讯联络等，而在民用领域方面直升机已应用于近海作业（救捞、石油平台）支持、公务、公安执法、交通管理、医疗救护、新闻航拍、观光旅游、搜索营救、森林防火、农田作业、建筑吊装、电缆巡检、城市消防、地质勘探、科学考察等众多领域。正是在这样的背景下，世界上绝大多数的国家都有由一定数量的直升机。据不完全统计，目前全世界有现役直升机53259架

3、（其中军用直升机23203架，民用30056架）。在全世界196个国家和地区中，有153个国家和地区拥有军用直升机，151个国家拥有民用直升机，也就是说，超过77%的国家和地区拥有军用和民用直升机。在如此众多的现役直升机中，无论军用、民用均大量使用了电动绞车、索降和外吊挂，实现在机上放下或提升人员和货物以及吊运大型货物。2直九直升机索降设计的重要性在汶川地震、新疆雪灾救援工作中，直升机凭借其独有的飞行特点，在救援中发挥了不可替代的作用。直九机军用、民用型的主要救援设备为电动绞车和外吊挂，其存在的主要问题如下：1)电动绞车载荷小、机构复杂、维护工作量大、费

4、用大，耗电量大；2)电动绞车向地面输送救援人员工作效率低；3)外吊挂，只能用来吊运货物；4)电动绞车和外吊挂均为国外产品，成本大、采购和备件供应周期长。为提高直升机向地面输送救援人员的效率，在国外直升机上，也广泛使用索降装置。索降装置除输送救援人员效率高外，还具有以下特点：结构简单，成本低，负载大，便于制造、使用和维护、不耗电。6563直九直升机索降设计要求1)充分利用直九直升机机体结构特点、与直九机兼容性好；2)结构强度、刚度要求：满足CCAR29的结构强度、刚度的要求；3)满足直升机重量、重心限制要求；4)对飞行气动特性影响小，结构简单、可靠、成本低

5、、易于维护。4索降设计警用直升机是在充分继承直-9系列机研制、改装成果的基础上，通过选装国内外性能先进的警用任务设备并加装无控武器系统而形成的专用直升机，主要用于空中巡逻、警务执法、机动运输、押解要犯及贵重物资、搜索救援、空中指挥、警戒、缉私缉毒、空中摄影、摄像、通讯、联络、空中交通管制等任务。警用直升机与直-9系列直升机有类似的结构特点，本次设计的索降，是以警用直升机为平台。4.1总体设计警用直升机在X3205框与X4630框上部左右对称分布着四个系留窝，在X3205框上对称设计两个安装支座，就可以在直升机两侧对称安装2个索降支架。为了保证警用直升机能

6、够充分满足使用要求，索降挂钩安装位置主要取决以下两个方面：在所有载荷情况下，均在重量重心限制范围内；便于空中操作使用。4.1.1直升机重量重心限制为便于展开讨论，现将警用直升机作了如下坐标定义：图1警用直升机坐标定义表1给出了依据警用直升机坐标，标准配置时所有机上人员及整机（600kg燃油）重量、重心计算情况。警用直升机前重心极限为3800mm，后重心极限为4050mm，左重心极限为-75mm，右重心极限为+75mm，见图2。656表1机上人员及警用直升机重量重心情况图2警用直升机纵向重心限制索降设计载荷按单侧同时下2名带任务装置的索降员，重量共计200

7、kg计算。索降挂钩安装位置计算情况如下：1)右极限右极限应出现在燃油消耗完毕，机舱内仅剩下2名驾驶员，1名机械师和1名安全员，安全员在机舱右边缘（取Y=1.0），右侧绳索上有1名正在下降的索降员的情况下（不允许在一侧空闲的情况下，另一侧同时下2人），这样：=0.075计算得到=1.267（m）。因此，索降挂钩右侧距离直升机中心线小于1.267m。2)左极限左极限应出现在燃油消耗完毕，机舱内仅剩下2名驾驶员，1名机械师和1名安全员，安全员在机舱左边缘（取Y=-1.0），左侧绳索上有1名正在下降的索降员的情况下（不允许在一侧空闲的情况下，另一侧同时下2人），

8、这样：656=-0.075计算得到=-1.378（m）。因此，索降挂钩左侧距离直