直升機機動飛行過程中的自動傾斜器載荷分析

王澤峰+李清龍

摘 要：文章首先分析了自動傾斜器在直升機傳力路線上的作用；其次結合某型直升機載荷試飛，得到了該型機自動傾斜器在機動飛行過程中的實測載荷；分析比較了自動傾斜器實測載荷隨機動動作的變化規律，重點分析了直升機俯沖拉起飛行過程中自動傾斜器實測載荷的變化規律，為直升機安全試飛進行技術積累。

關鍵詞：直升機；自動傾斜器；機動飛行；載荷校準；實測載荷

中圖分類號：V215.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）01-0171-03

Abstract： In this paper， the function of the automatic tilter in the helicopter force transmission route is analyzed firstly. Secondly， in view of the load test of a certain helicopter， the measured load of the automatic tilter in the course of maneuvering flight is obtained. This paper analyzes and compares the variation law of the random dynamic action of the measured load of the automatic tilter， and emphatically analyzes the law of the change of the measured load of the automatic tilter during the flight of helicopter dive pull up， making technology accumulation for the helicopter safety test flight.

Keywords： helicopter； automatic tilter； maneuvering flight； load calibration； measured load

自動傾斜器[1]是直升機操縱系統的一個重要組成部

分，通過它既能實現直升機旋翼總槳距角的改變，同時也能實現縱向和橫向周期變距的改變，最終實現直升機俯仰、滾轉姿態的變化。作為旋翼系統傳力路線上的關鍵部件，無論從結構強度考核或試飛安全的角度來考慮，都有必要對自動傾斜器在機動飛行過程中的受載情況進行分析。

本文結合某型直升機載荷試飛，對其自動傾斜器進行了飛行載荷實測，分析其載荷在直升機機動飛行[2]過程中的變化規律。

1 結構分析

以某型直升機自動傾斜器為例進行說明。結構簡圖見下圖1所示。主要組件包括旋轉環、不動環、球鉸組件、大軸承、扭力臂/防扭臂、變距拉桿等。扭力臂通過與主軸相連的卡環組件驅動動環與主軸同步旋轉；防扭臂一端連接在主減速器殼體上，防止不動環被動環帶轉。根據各組件的連接方式和傳力路線方式，可以確定在整個操縱過程中，自動傾斜器上關鍵的承力部件有變距拉桿、扭力臂、防扭臂、不動環支臂。表征載荷分別為軸向力、切向力、垂向支撐力。

2 應變計改裝

采用電阻應變計法對上述部件的表征載荷進行實測。根據靜力計算結果，給出推薦貼片位置，如圖2所示。

3 載荷校準

對完成應變計改裝的部件進行地面載荷校準試驗。以變距拉桿為例進行說明。試驗在拉壓機上進行，采用專門設計的連接接頭將變距拉桿安裝至拉壓機上。試驗開始前進行預加載，確認測試通道信號是否正常，參數測試范圍是否合理。正式試驗開始后，逐級加載至最大載荷，分拉壓方向進行校準，同時記錄每一級的載荷和輸出碼值（也即為應變？滋？著）。如表1所示。

試驗數據采用線性回歸來擬合，線性質量以線性相關系數R大小來判斷，該值在-1～1范圍內，當|R|越接近1，線性質量越好， R的計算公式為：

擬合結果如圖3所示，可以看出采用該應變電橋建立的應變和軸向力載荷之間的相關性非常好，該結果可以用于變距拉桿軸向力載荷飛行實測。采用相同方法完成扭力臂、防扭臂、不動環支臂的地面載荷校準試驗。

4 試飛分析

該型直升機載荷試飛完成的主要機動科目[3]有：急上升轉彎、急下降轉彎、躍升倒轉、俯沖拉起、Vne及Vne下降轉彎等。從直升機的速度邊界、坡度及法向過載邊界對直升機進行綜合考核。統計同一重量重心構型，上述不同機動動作下變距拉桿、不動環支臂的實測載荷[4-5]。如圖4～圖6所示。

由圖4和圖5可以看出，在俯沖拉起過程當中，變距拉桿的軸向力動載荷值、靜載荷值最大；統計發現扭力臂、防扭臂、不動環支臂切向力載荷存在類似現象。

可見，在直升機俯沖拉起機動過程中，自動傾斜器各組件的實測載荷達到最大，為嚴酷受載狀態點。

由圖6可以看出，變距拉桿軸向力、不動環支臂切向力動載荷值隨法向過載增大而增大。

5 結束語

（1）通過電阻應變計法得到了直升機自動傾斜器的實測載荷，滿足了載荷試飛要求。

（2）直升機俯沖拉起機動作為自動傾斜器嚴重受載狀態點，法向過載越大，其受載越嚴重，試飛過程中應密切關注這一狀態點其載荷是否超限。

參考文獻：

[1]路錄祥，王新洲，王遇波.直升機結構與設計[M].北京：航空工業出版社，2009：96-115.

[2]Johnson.W and Ham.N.D on the mechanism of dynamic stall [J].Journal of American helicopter society. Vol.4，1972：78-82.

[3]Robert T.N Chen， James. Kinematic properties of the helicopter in coordinated Turns[J].NASA TP 1973：181-186.

[4]孫之釗，蕭秋庭，徐桂祺.直升機強度[M].北京：航空工業出版社，1990，11：134-145.

[5]Sheehy.T.W. A general review of helicopter hub drag data[J].the 31th A.H.S， 1975：67-71.endprint