56-直升机旋翼桨叶失效问题分析(徐凯川)

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1、第二十四届（2008）全国直升机年会论文直升机旋翼桨叶失效问题分析徐凯川王建新林晓虎（陆军航空兵学院）摘要：直升机旋翼工作的可靠性是直接关系飞行安全的关键因素。本文主要针对国内外记载的各种飞行任务中所出现的典型事故，通过对直升机旋翼桨叶结构特性的说明，分析了旋翼失效的事故原因，进而提出了相应的维护和改进措施。可为陆航部队今后的使用和维护工作提供一定的借鉴。关键词：飞行事故旋翼失效改进措施1.引言旋翼是直升机的象征，也是直升机关键的动力部件，它的工作可靠性将直接影响到直升机的飞行安全。如果直升机在空中出现旋翼失效，稍有操纵不慎，就有可能酿成机毁人亡的严重后果。在有记载

2、的国内外飞行记录中，也曾多次发生因旋翼失效而引起的飞行事故。因此，通过总结和分析旋翼失效事故的经验和教训，对于我们今后在直升机旋翼的使用和维护方面采取更有效的检查和预防措施有很好的借鉴意义。本文主要从旋翼桨叶的失效问题方面来进行分析。2.飞行事故实例首先根据相关文献资料的记载，归纳如下几种较为典型的因旋翼桨叶失效所引起的飞行事故。（1）桨叶配重甩出。法海军某直升机在执行某次海上飞行任务时，一片桨叶中的两个配重条被甩出，导致直升机严重抖动，飞行员迫降海上后直升机沉入海中。类似的，在法海军某次直升机定检后的常规试车过程中，直升机突然出现严重抖动，几乎倾侧翻倒，在果断处置

3、停车后才避免了严重事故的发生。通过检查发现，某片桨叶上的18块配重，居然被甩出了17块之多，甩出的配重打坏了尾桨叶，从而导致了直升机失去平衡而严重抖动。（2）旋翼桨叶结冰。在我海航执行的某次转场任务中，由于航路上出现了结冰的危险气候，直升机在航线上进行云中穿梭飞行时，机体和旋翼桨叶都出现了严重结冰，因未及时处置而造成发动机停车；此外由于桨叶结冰严重，旋翼锥体受到破坏，从而导致旋翼桨叶失效引起直升机的加剧抖动，在自转迫降中旋翼发生颤振而打坏尾桨叶，最终造成机毁人亡的严重事故。（3）大梁凸出，桨叶抖动严重。在某型号直升机大修后的一次试飞中，其机体343出现周期抖动，通过

4、地面排故，目视某桨叶大梁，发现有大面积凸起。基本情况是：在桨叶2～12号后段件对应的旋翼大梁上出现大面积均匀鼓起，最高凸起部位在第5、6号后段件的接缝处，大致位于桨叶大梁上的变距轴线位置。3.旋翼桨叶的结构特点由于保持桨叶气动外形和质量分布不变是旋翼可靠性工作的关键。要分析旋翼桨叶失效的原因，首先就要了解直升机旋翼桨叶的结构特点。在这里我们以米系列直升机的全金属桨叶为例来说明。如图1所示，桨叶主要由大梁、配重、后段件、梳形接头、翼尖罩、防冰装置和大梁损伤信号系统组成。大梁截面形状为“D”形空心梁，其厚度由桨根到桨尖逐渐变薄，并且具有一定的几何扭转角。大梁内腔的上下缘

5、板处有4对加强筋，从根部到尖部装有8根钢配重条，上面包有橡胶，从而使其紧紧卡在内腔前缘中。大梁内腔充满压缩空气，用以监测大梁表面的疲劳裂纹，腔内气压由装在大梁外部的压力信号器显示。一般情况下，最大气压不超过0.08兆帕。图1桨叶结构型式和翼型示意图4.旋翼桨叶失效分析根据以上对桨叶结构特点的分析，我们知道旋翼桨叶的气动外形和质量分布是保证飞行安全的两个关键因素。对于桨叶的质量分布，桨叶在出厂前都要进行动平衡试验，并且在其技术文件中，都要严格规定单块配重的标准误差和所有配重的总误差，并且配重的打孔直径、深度也有严格规定。可见，为了保证桨叶的工作可靠，避免旋翼锥体被破坏

6、，对旋翼质量分布的要求是十分严格的。而对于旋翼桨叶的气动外形，同样也是规定出厂前或飞行前检查要保持其良好的外形。下面就分别针对以上三个事故实例，分析导致旋翼桨叶失效的原因。343（1）大梁配重甩出，造成旋翼桨叶质量分布不均匀。通过地面检修，发现主要有以下几点原因：首先，配重和大梁内腔进行弹性配合的橡胶出现老化而变硬，失去了与大梁内腔紧配的弹性，并且有部分橡胶与配重金属一起剥离，有的甚至完全被剥离。因而在旋翼桨叶的加速旋转中，配重在惯性力的作用下，因失去橡胶的制约而从大梁内甩出。其次，配重装配工艺不合理。配重在装入大梁内腔时，由于装配误差使得配重很难实现配合面完全接触

7、或接触不均匀。通过对旋翼桨叶的X光检查，发现有的配重间隙过大，已严重超出了规定的误差范围。因此，这一因素同样将导致配重在桨叶旋转时因间隙过大制约不够而被甩出。第三，在旋翼桨叶的技术文件中，只规定了旋翼桨叶的飞行时限，而忽略了配重橡胶的失效时限。因为根据技术说明，在胶接配重时需要在高温下加热数小时，这个过程对配重橡胶是人为的高温老化过程，而不在其使用寿命之内。因此这样的技术规定还不够完善，不利于掌握配重的使用时限，因而导致其配重橡胶到寿后仍在工作，埋下了安全隐患。（2）旋翼桨叶结冰，造成桨叶上质量分布不均匀以及桨叶气动外形受到破坏。首先，由于桨叶上结冰层的不均匀性