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塞斯纳庞巴迪

旋翼系统

旋翼系统中,桨叶是提供升力的重要部件,对桨叶设计除去气动力方面的要求之外,还 有动力学和疲劳方面的要求。例如所设计的桨叶的固有频率不与气动激振力发生共振,桨叶 挥舞、摆振基频满足操纵稳定性和“地面共振”等要求;桨叶承力结构能有高的疲劳性能或 采用破损安全设计等等。旋翼桨叶的发展是建立在材料、工艺和旋翼理论基础上的。依据桨 叶发展的先后顺序,它有混合式桨叶、金属桨叶和复合材料桨叶三种形式。由于混合式桨叶 在50年代后期逐渐被新式桨叶所代替,目前只在重型直升机米—6、米—26上使用。

  金属桨叶 金属桨叶是由挤压的D型铝合金大梁和胶接在后缘上的后段件组成。后段件外面包有 金属蒙皮,中间垫有泡沫塑料或蜂窝结构,如下图所示。这种桨叶比混合式桨叶气动 效率高,刚度好,同时加工比较简单,疲劳寿命较高。因此在50年代后期,金属桨叶逐渐 替代了混合式桨叶。

  复到了70年代初,随着复合材料的普遍使用,旋翼桨叶又进入一个新的 发展阶段,即使用复合材料桨叶。合材料桨叶 如下图所示为“海脉”直升机的复合材料桨叶结构,主要承力件“C”形大梁主要 承受离心力并提供了大部分挥舞弯曲刚度,它是由抗拉及弯曲方面比刚度和比强度较高的零 度单向玻璃纤维预浸带构成。在翼型前部和后部各布置了一个“Z”形梁。前后“Z”形梁 与蒙皮胶接在一起,使桨叶剖面形成多闭室结构;另外,桨叶蒙皮全部采用了与展向呈 +-45度的碳纤维布铺成,显然这些都是为了提高桨叶的扭转刚度。桨叶采用泡沫塑料作为内部支承件,前缘包有不锈钢片防止磨蚀。

   复合材料桨叶根部连接方式是一个突出的问题。为了不切断玻璃纤维,一般方式是使纤维缠绕在金属件上。如下图所示的“海脉”直升机桨叶,把纤维直接缠绕在金属衬套上,使桨根结构干净光滑,没有明显的应力集中。它不仅提高了疲劳强度,也大大减少了维护工作量。

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