基本介紹
- 中文名：鉸接式旋翼
- 外文名：articulated rotor
- 別稱：全鉸接式旋翼
- 形式：揮舞鉸、擺陣鉸和變距鉸
- 目的：使每片槳葉自由地進行揮舞
- 關節：水平、垂直、軸向關節
分類,全鉸接式旋翼,其它形式,運動形式,結構特點,
分類
旋翼是由槳轂和槳葉組成的，發動機工作時，通過減速器和旋翼軸，使槳轂和槳葉一起旋轉。根據槳轂的構造形式不同，可以分為全鉸接式旋翼、無鉸接式旋翼、半鉸接式旋翼(蹺蹺板式旋翼)和無軸承式旋翼四種，其中全鉸接式旋翼目前使用得最多。
全鉸接式旋翼
槳轂上有三個雙耳片，分別通過鉸接構件與三片槳葉相連線。當槳轂繞旋翼轉軸轉動時，帶動槳葉一起旋轉。同時，槳葉還可以繞三個鉸(軸向鉸、垂直鉸和水平鉸)的軸線轉動，相對於槳轂在一定範圍內作相對運動。
(a)水平鉸的作用：發動機丁作時，旋翼便以一定的轉速轉動。在飛行過程中(如前飛)，由於飛行速度的存在，使得旋翼前行槳葉的相對氣流速度大於後行槳葉的相對氣流速度，從而使前行槳葉產生的升力大於後行槳葉產生的升力。若沒有水平鉸，則由兩側槳葉升力大小不等所構成的滾轉力矩，將使直升機傾斜。有水平鉸時，情況則不同。前行槳葉升力大，便繞水平鉸向上揮舞；後行槳葉升力小，便繞水平鉸向下揮舞。這樣，橫側不平衡的滾轉力矩就不會傳到機身，從而避免了直升機在前飛中產生傾斜。
(b)垂直鉸的作用：直升機前飛時，槳葉在繞旋翼軸轉動的同時還要繞水平鉸揮舞。槳葉作揮舞運動時，槳葉重心距旋翼軸的距離不斷變化。由理論力學得知，旋轉著的質量對旋轉軸沿徑向有相對運動時，會受到科氏力的作用。
而揮舞運動引起的科氏力是周期交變力。有關直升機空氣動力的資料表明，一片槳葉的科氏力的最大幅值可以高達槳葉自重的7倍以上。這樣大的科氏力會在旋轉平面內造成很大的交變彎矩，在沒有垂直鉸的條件下，容易使槳葉根部因材料疲勞而提前損壞；傳到機身，還會引起機身振動加劇。有垂直鉸時，就可以使槳葉繞垂直鉸前後擺動一個角度，從而使槳葉根部承受的沿旋轉方向的交變彎矩大為減小。
(c)軸向鉸的作用：通過操縱機構，可以使槳葉繞軸向鉸偏轉，以改變槳葉角(或稱槳距角)的大小，從而改變槳葉的拉力。槳葉角增大，拉力增大；反之槳葉角減小，則拉力減小。
其它形式
(a)與全鉸接式旋翼相比，無鉸接式旋翼留有軸向鉸用來操縱槳葉角，取消了水平鉸和垂直鉸，槳葉的揮舞與擺振通過漿葉及槳轂有關部位的彈性變形來實現，由於材料問題，無鉸接式旋翼目前僅存少量的中、小型直升機上得到採用。
(b)半鉸接式(蹺蹺板式)旋翼是用由卜環、下環和槳毅組成的萬向支架充當水平鉸，兩片槳葉裝在下環上，由於沒有垂直鉸，槳葉承受負荷較大，兩片槳葉同連一環，不能按各自的規律揮舞，因而這種旋翼只在某螳小型直升機上採用。
運動形式
水平鉸，也稱為揮舞鉸，允許槳葉上下運動，這種運動被稱為揮舞，是設計用於補償升力的不對稱性，揮舞鉸可以位於螺旋槳旋翼不同距離的位置上，並且可能有不止一個鉸鏈。
垂直鉸，也稱為擺振或擺振鉸，允許槳葉前後運動，這種運動被稱為擺振。阻尼器通常用於防止繞擺振鉸前後超過限制。擺振鉸和阻尼器的作用是補償因科里奧利效應造成的加速和減速運動。
每片槳葉也都能變距，即繞槳葉展向軸旋轉。槳葉變距意味著槳葉角的改變。通過改變槳葉的槳葉角，可以控制主旋翼槳盤的拉力和方向。
結構特點
鉸接式(又稱全鉸接式)旋翼槳毅是通過槳轂設定揮舞鉸(水平鉸)、擺振鉸(垂直鉸)和變距鉸(軸向鉸)來實現槳葉的揮舞、擺振和變距運動。典型的鉸接式槳轂鉸的布置順序(從裡向外)是揮舞鉸、擺振鉸、變距鉸。鉸接式槳轂構造複雜，維護檢修的工作量大，疲勞壽命低。
萬向接頭式旋翼槳轂的兩片槳葉通過各自的軸向鉸和槳轂殼體互相連線，而槳觳殼體又通過萬向接頭與旋翼軸相連。分別通過萬向節上不同的軸實現變距和揮舞運動。
蹺蹺板式旋翼由萬向接頭式旋翼發展而來，主要區別是槳轂殼體只通過一個揮舞鉸與旋翼軸相連，這種槳毅構造比萬向接頭式簡單一些，但是周期變距也是通過變距鉸來實現。萬向接頭式旋翼和蹺蹺板式旋翼與鉸接式相比，其優點是槳轂構造簡單，去掉了擺振鉸、減擺器，兩片槳葉共同的揮舞鉸不負擔離心力而只傳遞拉力及旋翼力矩，軸承負荷比較小，沒有“地面共振”問題。
無鉸式旋翼的槳轂尺寸比較緊湊，剛度也很大，變距鉸在槳葉根部與槳轂相連，槳葉揮舞和擺振運動是通過玻璃鋼槳葉根部的彎曲變形來實現的。
上面所說的無鉸式旋翼只是沒有揮舞鉸和擺振鉸，卻仍然保留了變距用的軸向鉸，因此也還不是真正的“無鉸”。由於保留了承受很大力矩和離心力的變距鉸，結構重量難以減輕，結構的簡化也受到了限制。無鉸式旋翼合乎邏輯的進一步發展，就是取消變距鉸。
