直升机主减速器结构
虚拟仪器技术在直升机主减速器平台检测中的应用
虚拟 仪 器 技 术 在 直 升机 主减 速器 平 台检 测 中的应 用
卫新 亮 ， 洪 津 ， 学伐 张
（ 放 军 理 工 大 学 工 程 兵 工 程 学 院 ，江 苏 南 京 ２ ００ ） 解 １０ ７
【 摘
要 】 虚 拟 仪 器 技 术 是 基 于计 算 机 技 术 和硬 件 系统 的 支持 ， 用 数 字 化 和 软 件 技 术 进 行 检 测 ， 以极 大地 提 高 应 可
测 量 的 灵 活性 和 可扩 展 性 。 基 于虚 拟 仪 器技 术 的 直 升 机 主 减 速 器 的检 测 可 实 时 掌握 装备 的动 态 变化 ， 了解 装备 的 技 术状 况 ， 有便 捷 和 低 成 本 等 优 点 。 具
【 键 词 】 仪 器 ； 件 ； 件 ； 减速 器平 台 关 硬 软 主 【 图分类号】 Ｔ ２ ３ 中 Ｐ ７ 【 献标 识 码 】 Ａ 文 【 文章 编 号 】 １０ — ７Ｘ《０ ８ ０ — ０ ３ ０ ０ ３ ７ ３ ２ ０ ）４ ０ ５ — ２
直升机飞机结构实训报告
一、实训目的通过本次直升机飞机结构实训，使学生掌握直升机的基本结构、组成、原理以及维修方法，提高学生的实际操作能力和专业技能，为今后从事直升机维修工作打下坚实基础。
二、实训内容1. 直升机概述直升机是一种垂直起降、多用途的航空器，具有飞行速度快、机动性好、起降场地要求低等特点。
本次实训主要介绍直升机的结构、组成、原理及维修方法。
2. 直升机主要部件（1）机身：机身是直升机的主体部分，包括驾驶舱、客舱、货舱等。
机身结构主要有以下特点：①采用流线型设计，减小空气阻力；②采用复合材料，减轻机身重量；③机身结构强度高，具有良好的抗扭、抗弯性能。
（2）旋翼系统：旋翼系统是直升机的主要升力来源，包括旋翼、主减速器、尾梁等。
①旋翼：旋翼是直升机的动力部分，通过旋转产生升力。
旋翼主要有以下类型：- 金属旋翼：具有良好的强度和刚度，但重量较大；- 复合材料旋翼：重量轻，强度高，但成本较高。
②主减速器：主减速器将发动机输出的动力传递给旋翼，降低转速，增大扭矩。
③尾梁：尾梁用于支撑尾翼，同时起到稳定机身的作用。
（3）动力系统：动力系统包括发动机、燃油系统、液压系统等。
①发动机：发动机是直升机的动力来源，主要有以下类型：- 活塞发动机：结构简单，维护方便，但功率较小；- 涡轮发动机：功率大，性能稳定，但结构复杂，维护成本较高。
②燃油系统：燃油系统负责将燃油输送到发动机，主要有以下类型：- 机械式燃油泵：结构简单，维护方便，但效率较低；- 电动燃油泵：效率高，可靠性好，但成本较高。
③液压系统：液压系统负责为直升机提供动力，主要有以下类型：- 液压泵：将发动机输出的机械能转换为液压能；- 液压马达：将液压能转换为机械能。
（4）控制系统：控制系统负责控制直升机的飞行姿态和速度，主要有以下类型：①操纵系统：操纵系统包括操纵杆、脚蹬等，用于控制直升机的飞行方向、升降等。
②飞行控制系统：飞行控制系统负责自动控制直升机的飞行姿态和速度，提高飞行安全性。
直升机结构与系统综合
直升机结构与系统综合单元一1.直升机的基准桨叶角取决于总距杆的位置和最大最小桨叶角取决于周期变距杆的移动量。
2.直升机驾驶员在落地前需要采取的动作叫做拉姿态通常是指修正直升机落地前的姿态和旋翼旋转平面的姿态。
3.直升机在有动力的情况下垂直下降且下降率较大，存在一个向上流动的趋势这将引起气流回流，造成涡环效应。
涡环效应将造成气流分离、和振动、升力的减小。
4.转动部件的振动频率一般与部件的转动速度有关，而直升机上部件的转动速度各不相同，因此振动频率是识别振动来源的一个主要指标。
振动频率一般分：低频振动、中频震动和高频振动。
5.防火系统分为火警探测系统、和灭火系统。
6.直升机灭火系统分为固定灭火系统和手提式灭火器。
7.液压泵种类繁多，按其结构形式可分为齿轮泵、叶片泵、和柱塞泵。
按输出排量能否调节可分为定量泵和变量泵。
8.在现代直升机液压系统中，中低压系统多采用齿冷泵，对于高压系统，一般采用柱塞泵。
9.在现代直升机的主桨毂和尾桨毂上安装弹性橡胶部件以取代传统的滚珠和滚棒轴承，实际应用中会有自然橡胶、合成橡胶、和自然与合成橡胶的混合体。
10.防、除冰系统按部位主要由空速管加温、发动机进气道加温、风挡加温、水平安定面除冰和旋翼电加温除冰等系统组成。
11.直升机的尾桨能平衡主桨的反扭矩和直升机航向操纵两种。
12.直升机消除和减少固有振动的方法安装节点梁、采用柔性安装盘和安装减震器附件。
13.机械刹车系统由连接在传动轴上的刹车鼓轮、刹车操纵杆和刹车垫组成。
14.直升机绞车系统在直升机处于悬停状态时，用于垂直方向运送人员的装置，必要时也可以运送货物，绞车可以由下列部件操纵：液态马达、电动马达和气动马达。
15.过渡飞行状态是指直升机从悬停状态转换成飞行状态。
的过程。
16.航空燃油的种类分为航空汽油和航空煤油。
17.液压泵种类繁多，按其结构形式可分为齿轮泵、叶片泵、和柱塞泵。
按输出排量能否调节可分为定量泵和变量泵。
18.相对气流方向与翼弦之间的夹角, 称为迎角又叫攻角, 用α表示。
《直升机结构与系统》
直升机结构与系统复习资料2014一、飞行操纵系统1.软式操纵系统的组成部件及其作用软式传动机构：钢索、滑轮和钢索保护器、扇型轮/扇型摇臂、松紧螺套、钢索张力补偿器、导缆孔和导缆器。
1、钢索：。
只承受拉力，不能承受压力；用两根钢索构成回路，以保证舵面能在两个相反的方向偏转。
2、滑轮和钢索保护器：支持钢索、改变钢索的运动方向；保护钢索不会弹出滑轮槽。
3、扇形轮/扇形摇臂：支持钢索；改变钢索的运动方向；改变传动力的大小。
4、松紧螺套：调整钢索的预张力。
5、钢索张力补偿器：保持钢索的正确张力不随机体外载荷及周围气温变化而变化。
6、导缆孔和导缆器：防止操纵钢索与机身结构向影响和保持钢索的直线性。
2.总距操纵及周期变距操纵1、总距操纵是使旋翼的所有桨叶的桨距都同时等量改变，用以增加或减少旋翼升力。
即：提总距杆，桨距增加，升力增大；下放桨距杆，桨距减小，升力减少。
如前所述，桨距的变化会引起需用功率的变化，因此总距操纵是与发动机油门操纵联动的。
2、周期变距杆又称为驾驶杆，其功能是操纵桨盘平面的倾斜，实现直升机在水平方向上的飞行。
周期变距可以操纵除航向外的飞行状态和姿态的变化。
周期变距杆的运动方向与直升机运动响应的方向一致，也即与人反应感受一致。
3.操纵复合摇臂的作用和工作原理1、操纵复合摇臂的作用：保证总距与纵横向操纵独立。
2、工作原理：复合摇臂传递操纵输入至主旋翼伺服作动器，该作动器综合不同的操纵输入并传递到主旋翼。
总距操纵输入：总变距杆的活动传递到主轴的曲柄上，使所有3个较小曲柄一起移动，从而同时同量地将操纵输入传递到所有的主传动器上，增加或减小旋翼的有效力。
前后周期变距输入：前后操纵周期变距杆，只会将操纵传递到前后曲柄上。
该曲柄绕中心轴转动，并将操纵传递到前后作动器，作动器根据输入要求伸长或收缩，使倾斜盘绕固定扭力臂偏转，从而使主旋翼旋转面前倾或后仰。
横向周期变距输入：左/右横向操纵周期变距杆，会使一根输入操作杆向上移动，而另外一根向下移动，带动两个横向曲柄分别向上/下转动，从而使一个横向作动器伸长，另外一个作动器收缩，使倾斜盘侧转，最终使主旋翼旋转面向左或向右偏转。
无人直升机振动与故障分析
无人直升机振动与故障分析【摘要】无人直升机的振动对安全飞行有很大影响，无人机产生振动的因素多样，有自身原因产生的振动，如发动振动引起的共振，桨叶切割空气引起的振动，这种振动是正常的；除此之外，还有机机械故障导致的振动，如齿轮、轴承的损坏、轴变形等。
这两种振动对飞行安全有很大的影响，这种振动是有害的，我们需要对振动的状态进行严格的控制，采取措施，减小振动强度，对机械故障进行提前预警，避免飞行事故的发生。
【关键词】直升机；振动检测；故障分析；1.无人直升机的分类。
直升机是依靠旋翼作为升力和操纵机构的飞行器。
根据反扭矩形式，直升机又可分为单旋翼带尾桨，共轴双旋翼，纵列式、横列式、倾转旋翼式。
目前应用比较广泛的是单旋翼带尾桨直升机。
1.无人直升机结构单旋翼带尾桨无人直升机，发动机所提供的动力要经过传动系统才能到达旋翼，从而驱动旋翼旋转。
一般的直升机，其作用是将发动机的功率和转速按一定比例传递到旋翼、尾桨和各附件。
传动系统为单路承载方式，要求传动系统具有很高的可靠性和良好的维修性。
传动系统的结构2.1无人直升机传动系统的典型构成为：主减速器、尾减速器、动力传动轴和尾传动轴。
发动机多为涡轮轴发动机，其输入转速较高，瑞典Apid60输入转速最高为6600r/min，所以要达到旋翼的设计转速必须经过减速器。
减速器一般为3~4 级传动，Apid60的主减速器分3 级传动，第1级减速是同步轮减速、第2级为圆柱斜齿轮传动，第3级螺旋伞齿轮传动。
2.2直升机的发动机直升机的发动机主要是涡轮轴发动机，是涡轮发动机的一种，利用燃烧室产生的气流带动自由涡轮输出轴功率，转速很高。
一般和主减速机集成在地起。
2.3旋翼系统旋翼是直升机的关键部件，为直升机提供升力和操纵。
在直升机的发展中始终处于极为重要的地位。
旋翼系统包括2部分，斜盘、旋翼桨毂、桨叶等。
1 斜盘斜盘常用材质是AL7075-T6，高强合金铝。
位于桨毂下方，斜盘变化平面角度和高度，通过连杆和摆臂来实现飞机前进后退或向开向右飞行。
对直升机传动系统故障诊断的探讨
对直升机传动系统故障诊断的探讨直升机传动系统是直升机中至关重要的一个部分，负责将发动机的动力传输到旋翼上，从而产生升力，使直升机能够在空中飞行。
传动系统通常由发动机、主减速器、尾减速器和旋翼轴组成，其中主减速器起到了传递动力和传感器之间的连接作用。
由于直升机传动系统复杂的结构和繁重的工作负荷，故障可能随时发生，因此准确和及时地诊断传动系统故障对于保障飞行安全至关重要。
对于传动系统故障的诊断，主要可以通过以下几个方面来实现：1.故障诊断传感器：直升机传动系统中配备了各种各样的传感器，用于监测和传递传动系统的状态信息，如主轴转速传感器、温度传感器等等。
一旦传感器检测到异常，会发出警报信号，提醒飞行员进行相应的操作。
确保传感器的可靠性和准确性对于故障诊断非常重要。
2.振动监测技术：直升机传动系统中的振动往往是故障的早期指标，通过振动监测技术可以实时检测到传动系统的振动水平和频率变化情况。
当传动系统出现异常振动时，可以及时采取措施，避免故障进一步扩大。
振动监测技术可以通过安装振动传感器或使用数据分析软件来实现。
3.故障诊断方法：针对传动系统的不同故障，可以采用不同的诊断方法，如声音诊断、震动诊断、温度诊断等。
声音诊断主要是通过分析传动系统发出的噪声来确定是否存在故障，而震动诊断则是通过分析传动系统的振动信号来诊断故障。
温度诊断则主要是通过监测传动系统的温度变化来判断是否存在故障。
4.预防性维护：为了减少故障发生的可能性，预防性维护是非常重要的。
传动系统的定期检查和维护可以有效地延长传动系统的使用寿命，减少故障的发生。
在维护过程中，可以根据历史数据和故障记录进行诊断，对可能出现故障的部件进行检查和更换。
直升机传动系统的故障诊断是保障飞行安全的重要环节。
通过合理有效的故障诊断方法和预防性维护措施，可以及时发现和解决传动系统的故障，确保直升机在飞行过程中的正常运行。
还需要对传动系统进行充分的理解和了解，提高飞行员和维护人员的维修水平和技术能力，以便更好地诊断和解决故障。
269C 型直升机机型培训 机体结构
构成：
6061铝挤压管材，上下较厚
铝合金后部加强件 铸铝前部安装接头 中心隔框 尾部中央接头（U形铸铝件） 操纵拉杆导向支架
作用：
尾梁内装有尾桨传动轴和操纵拉杆 用于铺设和支持防撞灯的导线管 支撑着水平和垂直尾面、尾减和尾撑
维护：
尾梁寿命4200。中央接头不可外场更换
100h定期目视检查是否有凹坑、铆钉松动
标牌
机型数据牌位于座舱后背的左侧
标识了型号、型号合格证号（TC） 生产许可证号（PC） 生产序列号和制造日期
4
座舱
座舱由风挡、整流罩、两个舱门、座椅 地板结构、仪表板和整流边条组成
风挡
分为上、中、下三块风挡
每块风挡又分左右两块有机玻璃 中下部为透明，上部为烟灰色的丙稀酸
内侧互相搭接
整流罩
早期为单片式整流罩 现今构型为三片式 由铝制的中部颌形件 和两侧的玻璃钢整流罩组成 颌形件底部插入起落架前横梁中 前部由快卸钉和支架固定在机身结构 整流罩一侧插入颌形件边条中 外部由快卸钉固定在机身结构上，后部插入起落架前横梁
3个可拆卸的主轴撑管，支撑着主旋翼静止轴 起落架安装在中部构架的底部
除前上方水平钢管的壁厚为0.058英寸外 其他钢管均为0.035英寸厚度 材料为4130铬钼钢
利用杆件来传递载荷，节点用于传递集中载荷 所有节点均是焊接的，所以可以传递弯矩
11
中部构架
本图定义了中部构架的站位、水线和纵剖线位置 若中部构架发生扭曲变形 可按此进行检查修理
18
作用：
改善直升机的迎角稳定性 从而改善纵向操纵性及稳定性 同时改善速度稳定性
维护：
检查表面是否有裂纹凹坑等缺陷
铆钉是否松动、螺栓孔是否
有磨损等现象 寿命4200小时
图解直升机英语
图解直升机英语(以s-92直升机为例) Powertrain schematic 传动系统示意图Tail gear box 尾减Intermediate gearbox 中介减速器main rotor shaft 主旋翼轴Tail take-off 尾输出轴Hydraulic utility drive 液压系统驱动装置overrunning clutch 超转离合器quill shaft 主轴sun gear and planet gears 太阳齿轮和行星齿轮Hydraulic module shaft gear 液压组件轴齿轮ring gear (stationary) 环型齿轮（静止）generator shaft gear 发电机齿轮主旋翼桨叶示意图Leading edge counter weight 前缘配重De-ice element 防冰组件Titanium/nickel leading edge erosion protection 钛/镍前缘摩擦保护Leading edge sheath 前缘蒙皮Lower fibreglass skin 下部玻璃纤维蒙皮Upper fibreglass skin 上部玻璃纤维蒙皮Honeycomb core 蜂窝材料Titanium edge stiffener 钛后缘加强件Graphite/fibreglass spar 石墨/玻璃纤维大梁Instrument panel,central pedestal and side consoles仪表板，中央和侧面控制台A Standby compass 备用罗盘B Backup instruments 备用仪表C Master warning panel 主警告面板D Collins multi function displays (4) with central optional display 多功能显示器E Cargo hook release 货钩释放F Pilot flight director mode select 驾驶员飞行指示器方式选择G Copilot flight director mode select 副驾驶飞行指示器方式选择H Digital clock 数字时钟I Compess unit 罗盘组件J Audio controller 音频控制器K FDR/CVR controller 数据记录/话音记录控制器L HUMS 使用状态监控系统M Pass brief control panel ？N FMS data loader 飞行管理数据输入器O Weather radar controller 气象雷达控制器P Radio tuning unit 无线电调谐器Q Display controller 显示控制器R FMS/GPS CDU 飞行管理/全球定位系统控制显示组件S AFCS (FCG) contro1 panel 自动飞行控制系统控制面板T Backup control panel 控制面板备用U Reversionary control 保留控制V Remote instrument control 远距离仪表控制W Deployable emergency beacon 释放式紧急信标X Misc switch panel 其他配电盘Y Landing gear contro1s 起落架控制Z Parking brake 停机刹车Fuel cell and installed system 油箱及安装的系统F1 Sponson fuel cells(2) with 35OUS gallon useab1e fuel in each cell浮筒油箱F2 Rubber bladder tank 气囊箱F3 Tank high level sensor 高油面传感器F4 Vent valves 通气阀门F5 Fuel quantity probes 油量传感器F6 Fuel low level sensors 低油面传感器F7 Low level shut-off valve 低油面关断阀门F8 Engine fuel feed check valve 发动机供油单向阀门F9 Fuel sump drain valve 燃油箱放油阀门F10 Tank vent lines 油箱通气管F11 Access cover to fuel cell 油箱蒙皮盖板F12 Gravity retueling point- typical both sponsons (pressure refuel Point on port sponson) 重力加油口-典型布置两侧都有，压力加油在左侧。
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直升机结构(主减速器)
直升机一般为齿轮传动式主减速器(如下图所示)， 它有发动机的功率输入端以及与旋翼、尾桨附件
传动轴相联的功率输出端，是直升机上主要动部件之一，也是传动装置中最复杂、最大、最重的一个部件。
主减速器工作特点及要求
主减速器的工作特点是减速、转向及并车。它将高转速小扭短的发动机功率变成低转 速、大扭短传递给旋
翼轴，并按转速、扭矩需要将功率传递给尾桨、附件等，在直升机中它 还起作中枢受力构件的作用，它将
直接承受旋翼产生的全部作用力和力矩并传递给机体。 根据主减速器的工作特点，对其性能有如下要求：
传递功率大、重量轻。随着直升机技术不断发展，要求主减速器传递的功率越来越 大，齿轮啮合处
的载荷也大得惊人。一台限制传递功率为3000kW直升机主减速器，其中有 的一对啮合齿轮要承受高达
10000kg的力，为了保证齿轮、轴的强度，减速器不得不付出相 当大的重量代价。比如直升机的主减速器
重量一般要占整个直升机结构重量的 l/7~l／9。
减速比大，传递效率高。主减速器的减速比即传动比，也就是发动机功率输出轴转 速与旋翼转速之
比；传递效率即传递过程中功率的损失。由于旋翼与发动机输出轴转速相差 十分悬殊，有的直升机总减速
比高达120。转速差越大，旋翼轴的扭矩也越大，齿轮载荷就越高。为了减轻载荷，就必须采取多级传动
和复杂的齿轮传动系等卸载措施，这势必给传递效率带来不利影响。 一般现代直升机减速器的传递效率大
致保持在0.985左右。
寿命长、可靠性好。尽管设计时，现代直升机的主减速器多数零件包括齿轮、轴和 机匣都是按无限
寿命设计的，但实际上却是按有限寿命使用。因此要求在实际使用中每工作 一段时间后，要从直升机上卸
下主减速器送往工厂翻修；更换被耗损的零件，检查合格后再 装上直升机重新投入使用。这样的翻修可以
进行数次，每两次送厂翻修的间隔时间称作翻修 间隔期，或称主减速器翻修寿命。 对于主减速器的可靠
性，常用平均故障间隔时间(MTBF)表示，即主减速器在实际使 用中，所发生故障的次数对工作时间的平均
值(或每两次故障之间的平均时间)。
干运转能力强。由于主减速器内部齿轮多、载荷重，工作时需要滑油循环流动行润 滑，以保证主减
速器正常工作，一旦失去滑油，齿轮之间、轴与轴之间便会因过热而“烧蚀”，后果十分严重。为了保证
飞行安全，特别是军用直升机应要求主减速器一旦断油后，有一定干运转能力。现代直升机上主减速器一
般有30—40min的于运转能力，使飞行员能够继续完成作战任务，能安全返场或紧急着陆。
主减速器的结构和工作原理
在直升机上主减速器是一个独立的部件，安装在机身上部 的减速器舱内，用支架支撑在机体承力结
构上。主减速器由机 匣、减速齿轮及轴系和润滑系统组成。见某直升机的主减速器 外形和部面图（右图）。
该主减速器机匣为铝合金(或镁合金)铸件，构成主减速 器的主要承力构件，内部装有带游星齿轮及
轴系的减速装置和 滑油润滑系统附件。旋翼轴从顶部伸出，四周有两个与发动机 动力输出轴相连的安装
座以及尾传动轴、其他附件传动轴相联 的安装座，最下方为滑油池。
主减速器的润滑
主减速器必须设置独立、自主式润滑系统，用于减少齿轮 和轴承面的摩擦和磨损，防过热、防腐蚀、
防划伤并通过滑油 循环流动以排出磨损产物。 主减速器润滑系统应保证在各种工作条件下润滑可靠，散
热充分，系统密封好，滑油消耗小，带有金属磨损物探测报警 装置维护检查方便。
主减速器工作情况的检查
由于使用中不可能采用目视查看和直接检测的方法检查主 减速器内部零件的技术状态，除使用时空
勤人员可通过滑油温 度和压力指示，以及滑油系统中金属屑报警装置等判断滑油系 统是否工作正常，还
应通过定期检查减速器中滑油的状态来判 断这减速器零件的技术状态，因为使用时间到翻修间隔期后， 要
及时返厂翻修，这样方能保证直升机关键部件——主减速器 的安全可靠工作。