上世紀七十年代初，中央開始部署中國重型直升機的研製項目，當時的中央軍委副主席葉劍英元帥指示的目標很明確，要求這種直升機可運載一個排的兵力，這型直升機後來被命名為直－7。直－7採用六片槳葉的旋翼系統，裝兩台792渦軸發動機。設計指標為：最大起飛重量14400千克，有效商載3500千克，最大速度240千米/小時，航程350千米，實用升限5000米。
基本介紹
- 中文名：中國直-7直升機
- 外文名：China -7 helicopter
- 有效商載：3500千克
- 最大速度：240千米/小時
- 航程：350千米
布局設計,結構介紹,動態試驗,靜力試驗,黯然下馬,
布局設計
我們直－7研製人員按當時的編制，被稱為”直－7連”。由於當時正處於文化大革命中，各種條件都比較差，全連大約70多位男同志，就住在一個很大的房子裡，一個大通鋪，人挨著人，設計室則設在試飛院大禮堂里。 我主管的是直－7航向操縱系統的設計。航向操縱，用行話說就是腳操縱。蹬左腳，機體向左轉彎，蹬右腳，機體則轉向右方。由於長時間轉向，飛行員會很疲勞，於是，我們就用電動助力機構代替飛行員蹬腳操作。後來，我們選擇了耗電量小、尺寸小、重量輕的DG－25F型電動機構。
無論是固定翼飛機還是直升機，操縱面所需的操縱力矩均很大，單靠人力是難以實現的，這時就要用到液壓助力器。操縱線從腳蹬出發，通過多個支架、搖臂和拉桿的聯接，最後系接到助力器上，只要輕輕地推－下操縱桿或蹬一下腳蹬，助力器就會產生1000千克左右的力，靈活地控制整個直升機的飛行。操縱直升機時，各個拉桿、搖臂都在空間運動著。當然，這種規律性的運動，可以通過計算機精確地計算出來，但結果並不直觀，很難進行整體協調，稍有疏忽，拉桿或搖臂就會碰到機體其他部分，甚至被卡死，這樣造成的後果不堪構想。於是，設計中的首要技術問題，就是精確測量各個拉桿、搖臂的運動軌跡。在精確測量各個拉桿、搖臂運動軌跡的方法中，當時國外流行的是劃模線圖法，即在常年恆溫的模線室里仔細畫出每個操縱搖臂及操縱拉桿在各種操縱狀態下的運動位置圖。這樣的話，各個系統的設計工程師可從該圖上一目了然地看出操縱系統的運動是否會影響其他系統的工作。限於當時的條件，我們在五合板上完成了運動模線圖測繪。由於設計中發生了多起系統不協調現象，最後，我們在鋼板上繪出了各個操縱線系的運動模線，保證了操縱系統的安全設計。
結構介紹
直升機上面有許多動部件，如發動機、旋翼、尾槳、自動傾向器等等，這些部件使直升機的振動問題尤為突出。因此，操縱系統中的每根拉桿，其固有振動頻率都要避開這些運動部件轉速的整數倍，以免發生共振。因為一旦發生共振，就會直接影響操縱系統的功能及其操縱效率，為此，直－7操縱系統的數十根拉桿，都進行了其固有頻率的計算。 直升機各操縱系統中的拉桿，是系統中的主要構件，首先需要保證它在工作中具有－定的靜強度，換言之，絕不能在使用中被拉斷。操縱系統的拉桿，其受力狀態不是拉力、就是壓力，力學上把這種情況稱為”二力構件”。在受到壓力時，就可能產生一個現象，即”失穩現象”。什麼是”失穩現象”，這很好解釋，找一根細細的木棍，將其一端放到地上，另一端置於手掌心，然後慢慢用力壓這根木棍，當加力到一定大小時，木棍就自然而然地彎曲了，這就是”失穩現象”。直－7上較長的拉桿一米有餘，受到的壓力可達幾百千克，如果不計算－下其失穩的載荷，會留下安全隱患。最後，我們將所有拉桿的失穩載荷都計算了一次，以確保全全。
有一次，我到空軍一個飛機修理廠出差，發現車間裡有許多操縱拉桿，經詢問修理廠的主管領導，原來這些拉桿都是在飛機大修時換下來的。我仔細觀察了－下這些拉桿，發現每根拉桿上面都有非常清晰的裂紋，而且裂紋都集中在拉桿鉚接孔周圍。很顯然，飛機飛行中，這些拉桿受到了較大的交變載荷，所出現的裂紋就是疲勞裂紋，如果檢修不周，這些裂紋造成的後果會具災難性。這次經歷給了我深深的觸動，回到閻良後，我把設計圖紙反覆檢查了一遍，並向領導提出建議，在操縱系統的每根拉桿兩端都進行噴丸處理，也就是通過一套設備，將小鋼珠噴打到拉桿上。這樣做，雖然工藝複雜一些，但可以延緩拉桿的疲勞破壞，延長拉桿的疲勞壽命，確保飛行安全。
動態試驗
1971年夏，中央下達了”718”工程，即中國準備研製洲際彈道飛彈，這是一項關係到國威、軍威的重大決策。但是，護航、打撈艦船及直升機均要求由中國自己製造。當時的形勢是”彈等艦、艦等機”，就是說飛彈研製進度有保證，就等著艦船，而艦船方面也沒問題，就等著直升機。而這個直升機，就是我們當時正在加緊研製的直－7。在當時這種背景下，直－7要上艦令我們興奮、自豪，但又深深地感到壓力之大。由於直－7是兩個單位聯合研製，考慮到工作方便，上級決定組建直－7研製指揮部辦公室，簡稱直－7辦，我被選調到直－7辦技術組工作，主管直－7的六十六項各種試驗。
會騎腳踏車的人都知道，腳踏車的把手既不能太活，又不能太死。太活，腳踏車很難掌握：太死，轉起彎來十分彆扭，這就是操縱性和穩定性協調最生動的一個典型例子。對直升機來說，如果一個操縱系統的動態特性不好，例如，當飛行員需要拉起直升機時，輕輕一拉桿，整個機體未見動靜，飛行員只得進行第二次操作，這一工作還未進行完，直升機對第一次操作才開始反應。這樣，飛行員又覺得拉得過頭了，又得壓桿，壓桿第一次不見效，又得實施第二次操作。如此這般的惡性循環，不僅會給飛行員造成直升機很難駕駛的感覺，嚴重時還會造成飛行事故。飛機研製中有一個棘手問題，即空中飛行時的”飄”或”擺”，其原因也是如此。所以，整機操縱系統的動態試驗是直升機研製中必不可少的重要環節。
直－7操縱系統的整個操縱線系由許多零件如軸承等組成，各零件之間不可能密不透風，因而存在著間隙，各零件之間又要進行相對運動，所以各零件之間又有摩擦力存在，這些間隙、摩擦力的存在，統稱”非線性因素”，它們對操縱系統的性能及對整架直升機的影響，絲毫不能低估。
直－7操縱系統的動態試驗包括跟隨性試驗和階躍性試驗。在跟隨性試驗中，先在駕駛桿上施加一個正弦力信號，測出操縱面的運動情況，並把給出信號和接收到操縱面反應時的時間差記錄下來。通過兩種信號的比較，確定出這一操縱系統的跟隨性如何，但要符合既定的標準，即操縱面的反應既不能太快，也不允許過於滯後。
階躍性試驗中，先在駕駛桿上給一個突發的力信號，測出操縱面的反應。一般情況下，突然給一個力，操縱面也會突然動一下。但實際上是大動一下後，然後慢慢趨於平穩。操縱系統的設計，要求突發力撤去後，操縱面整個運動過程時間不能拖得過長，要符合一定的標準。
當跟隨性和階段性都達不到標準時，為使整個直升機既要有好的操縱性，又要有很好的穩定性，就要分析原因，修改設訊這項試驗當時在國內是首次進行，直－7由於尚處於研製階段，因此我們將直－5（即蘇制米－4直升機）作為原型機，先對它進行試驗，以積累數據和經驗。後來在直－5的動態試驗基礎上，對直－7的動態試驗做得相當成功。
靜力試驗
直－7航向操縱助力器支架是用鎂鋁合金製造的。由於線系的幾次修改，支架形狀變得很奇特，將來能否正常工作，不經過試驗，根本無法確定。於是，我們就讓工廠按圖紙生產了一個試驗件，按要求加工後，再將試驗件帶到中國飛機強度研究所進行靜力試驗。 這項試驗雖然較小，但仍按要求和流程嚴格執行，首先將力載入到設計載荷的67%，然後退載到零。用儀器檢查試件，其結果完好無損，第二次載入到設計載荷的100%，然後退載到零，再次檢查，依然完好無損，說明其能正常工作。第三次進行破壞試驗，當指揮員剛說完”載入至105%”時，助力器支架被拉斷了，與預期的目標完全一致。試驗表明，雖經多次修改，但設計仍然是成功的。
還有一項靜力試驗值得一提，即直－7全機靜力試驗。飛機各種承力部件在設計中有一個非常重要的問題，即安全係數的取值。一般情況下，安全係數都取1．5，即如果要使自己設計的產品結實並實現一定的功能，就要使產品的承載能力大於正常的使用載荷，兩者之比即安全係數。1978年8月，直－7其中一架樣機在某研究所靜力廠房進行了靜力試驗，當載入到原設計載荷約130%時，機體才被破壞，用一句行話來說，這架飛機設計得太結實、太強了。
黯然下馬
起初，中央對直－7的研製很重視，並寄予厚望。但由於種種原因，1979年6月28日，國家決定直－7重型直升機研製工作停止，直－7僅生產了兩架原型機就下馬了。儘管直－7項目下馬，但直－7研製的許多成果為後來成功研製出的直－8重型直升機打下了基礎，也填補了中國未研製過重型直升機（10噸級）的空白。
