某型机球柔性桨毂限动装置碰撞机理分析.pdf

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1、总第176期2013年第3期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．176No．32013文章编号：1673—1220(2013)03-047-05某型机球柔性桨毂限动装置碰撞机理分析潘春蛟，顾文标，王建，虞汉文，覃海鹰(中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要某型直升机在进行小重量发动机喘振试验试飞过程中，主桨毂下限动环出现了断裂故障。从结构断El处的金相分析、操纵和载荷测量数据分析、有限元应力分析等几个方面对故障产生的原因进行了定位，并给出了处理措施。关键词直升机；主桨毂下限动环；故障中图分类号：V3

2、28．2文献标识码：ATheFailureAnalysisofaHelicopterDownMotionRestrictionInstallationofMainRotorHubPANChunjiao，GUWenbiao，WANGJian，YUHanwen，QINGHaiying(ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen333001，China)AbstractDuringtheflighttestofahelicopterenginesurgingcharacte

3、ristic，thedownmotionre—strietioninstallationofmainrotorhubwasbroken，themechanismofthefailurewasfoundafterthestructurefractureexaminebymetallurgical，analysisoftheflightmeasurementloadsandthequantityofstickoperated，andthetechnicalmeasureswasprovidedaswell．Keywordshelicopter

4、；downmotionrestrictioninstallationofmainrotorhub；failure0引言直升机旋翼系统的主桨毂部分均设计有桨叶限动装置，以防止桨叶在使用或停放的过程中因超出使用限制或外力的干扰出现过度的位移，导致意外损伤的产生。如下限动装置，包括下限动环和支臂上的限动块，在直升机停机状态时为桨叶和支臂提供支撑，避免桨叶下垂触碰机身或其它结构；而某型直升机的中央件和支臂上的摆振限动装置则在旋翼系统的启动、关车的加减速时，保证桨叶和支臂与主桨毂的运动跟随，同时避免支臂与桨毂的直接碰撞。在直升机的正常使用过程中，限

5、动装置的两部分一般处于分离状态，但是某些特殊情况下可能被迫产生接触，如在超出直升机使用限制的极限飞行时，桨叶支臂的运动幅度有可能超出限动装置预设的限制距离。某型直升机在执行100％VNE(不可逾越速度)1．49过载螺旋转弯时，就出现过因桨叶摆振幅度过大导致桨毂中央件上摆振限动块碰碎飞出的情况¨1。我国第三代直升机主要采用球柔性桨毂构型，收稿日期：2013—05—20作者简介：潘春蛟(1972一)，男，黑龙江庆安人，硕士，高工，主要研究方向：直升机疲劳强度。·48·直升机技术总第176期其中使用单一构件——弹性轴承替代了传统构型中的挥舞铰、

6、摆振铰和变距铰，结构相对简洁紧凑，重量轻。但是这种构型中各部件可布局的空间较狭窄，加上桨叶挥舞、摆振刚度小，容易产生大位移，因此限动装置的设计、使用需要考虑各种意外情况产生的碰撞损害。某型直升机在试飞行过程中出现了主桨毂下限动环断裂的故障，通过对故障现象、测量数据、碰撞强度模拟等多个方面的分析，确定故障是地面低总距时桨盘倾转幅度过大引起的。作为限动装置一种全新的故障模式，分析结果为完善限动装置的设计、确定直升机低总距时的使用限制提供了依据。1现象描述某型直升机进行小重量发动机喘振试验试飞，地面开车时发动机起动正常，开车稳定后，飞行员感觉全

7、机振动水平偏大，于是对驾驶杆进行了前后的操纵，飞行员反映驾驶杆向前操纵时，机内振动水平明显增大，向后操纵时振动水平下降，现场初步检查未发现直升机存在异常。直升机执行完飞行任务着陆后，在旋翼的减速过程中，出现桨叶转动到机身前方时低于正常的水平位置，转动到机身后时则又恢复正常的现象，在桨叶完全停止转动后，一片桨叶明显下沉。经机上检查，发现主桨毂下限动环出现变形，减重孔间的腹板局部破坏，见图1。2机理分析2．1限动机构工作模式该型直升机采用球柔性桨毂形式，桨毂中心为中央件，各片桨叶通过连接在支臂上的弹性轴安装在中央件对应的开孔位置，弹性轴承起铰

8、支的作用，桨叶可以绕弹性轴承实现挥舞、摆振和扭转运动。图2为挥舞限动装置在机上的安装示意图，包括下限动环和下限动块，下限动环固定在中央件的最下端，限动块安装在每个桨毂支臂的后端。图l主桨毂下限