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旋翼是指直升機和旋翼機等旋翼航空器的主要升力部件,分別對四種具體的旋翼鉸接式旋翼、無鉸式旋翼、半無鉸式旋翼、無軸承式旋翼進行了分析和比較。

1 旋翼 -正文

  20世紀50年代中期以前,第1代直升機的旋翼槳葉一般是由管式鋼樑、木質骨架和蒙布組成的混60年代末到70年代初的第 3代直升機旋翼以複合材料(玻璃鋼為主)槳葉為標誌。第 4代直升機旋翼的槳葉和槳轂將用更先進的複合材料來製造。
旋翼旋翼
  旋翼由槳轂和數片槳葉構成。槳轂安裝在旋翼軸上,形如細長機翼的槳葉則連在槳轂上。槳葉旋轉時與周圍空氣相互作用,產生沿旋翼軸的拉力(這是主要的),如果相對氣流的方向或各片槳葉的槳距不對稱於旋翼軸,還產生垂直於旋翼軸的分力。在直升機上,旋翼軸方向近於垂直,因此旋翼首先具有機翼的功能,產生向上的力。其次還具有類似於飛機推進裝置的功能,產生向前的力。它還具有類似於飛機操縱面的功能,產生改變機體姿態的俯仰力矩或滾轉力矩。
  一副旋翼最少有兩片槳葉,最多可達7片。旋翼直徑最小約5米,最大達35米。 按槳葉與槳轂連接方式的不同,旋翼大體上分為鉸接式、無鉸式、半無鉸式和無軸承式4種。
  ①鉸接式旋翼:槳葉通過水平鉸、垂直鉸與槳轂相連接。在一般情況下,槳葉除旋轉運動外,還有繞水平鉸的上下揮舞運動、繞垂直鉸的前後擺動(擺振運動)及通過操縱軸向鉸的變距運動(見自動傾斜器)。這種型式的旋翼槳葉根部的彎曲載荷較小,但結構複雜,維護不便。
  ②無鉸式(固接式)旋翼:取消水平鉸和垂直鉸,但仍有軸向鉸。槳葉在揮舞方向和擺振方向相對於槳轂是固支的。槳葉的揮舞運動和擺振運動表現為槳葉根部(或槳轂支臂)的彎曲變形。與鉸接式相比,它的結構簡單,但槳葉和槳轂的彎曲載荷較大。從70年代初開始,由於在旋翼上應用了疲勞強度較高的複合材料和鈦合金,這種型式的旋翼增多。
  ③半無鉸式(半固接式)旋翼:它的特點是只有兩片槳葉,彼此連成整體,共用一個中心水平鉸,沒有垂直鉸(好像一個蹺蹺板,常稱蹺蹺板式旋翼),但仍有軸向鉸。這種型式旋翼的結構也比較簡單,但操縱性較差。
  ④無軸承式旋翼:這種型式的旋翼不僅沒有水平鉸和垂直鉸,連軸向鉸也被取消。槳葉的變距運動靠槳葉根部(或槳轂支臂)的扭轉變形來實現。它的結構簡單,但要求槳葉根部的材料既有很高的彎曲強度和剛度,又有很低的扭轉剛度。70年代以來,在採用先進複合材料槳葉基礎上,無軸承式旋翼的研究已有一定進展,但仍處於試驗階段。
  以上4種型式的旋翼是典型的分類,實用中還有許多中間型式,如法國「海豚」直升機的星型柔性旋翼,就是一種介乎鉸接式與無鉸式之間的型式,即所謂有彈性約束的鉸接式旋翼。

2 旋翼 -配圖

3 旋翼 -相關連接

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