直升机传动系统

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发表时间：2021-07-03

在直升机的发动机、传动、旋翼三大动部件中，传动系统可以说是起到了非常关键的串联作用，那么，今天就从传动系统功能、组成、型式和状态监测等角度来聊聊直升机的传动系统。

传动系统功能

传动系统的功能主要包括以下几项：

将动力从发动机传递到主旋翼、尾桨和其他附件，使直升机能够克服各种阻力，实现期望的飞行动作；即使如米-26般的大块头，如果没有“结实”的传动系统支撑，也难以充分释放其大载重潜能。

将发动机输出转速调整至旋翼/尾桨的设计转速。假如某架直升机发动机输出转速为6016rpm，经合适的传动比设计，最终输出的旋翼轴转速为394rpm，如下图所示。

发动机通常水平安装，传动系统将其旋转方向从发动机的输出轴（纵向）转到旋翼轴（垂向）和尾桨轴（侧向），使旋翼能够提供垂向拉力、尾桨能够提供侧向拉力。这一点与螺旋桨式固定翼飞机是不同的。

在主减速器输入端和发动机输出端之间，会安装自由轮单元（超越离合器），当旋翼转速大于发动机驱动转速时，旋翼和发动机完全脱开、自由旋转；当发动机故障时可以借此自转下滑降落，如下图所示。

另外，对于多发直升机，自由轮单元可以确保：当只有一台发动机驱动主减速器时，不会带动另一台发动机的自由涡轮转动。

传动系统组成

传动系统的组成，可以依据各部分实现的功能，划分为两类：

包括：动力输出装、主减速器、尾传动轴、中间减速器、尾减速器等，如下图所示；这些部件的作用就是传递动力，使旋翼和尾桨在产生拉力的同时，也能够克服空气阻力。

下图为BO-105直升机主减速器剖解图，经过多级减速，将发动机输出的高转速、小扭矩，转变成低转速、大扭矩传递给旋翼轴。

在大型直升机上，通常还会有中间减速器。下图为UH-60黑鹰直升机尾管中间减速器展示，在改变转速的同时，还可以改变方向抬高尾桨站位。

在传动系统中，离合器、自由轮单元、旋翼刹车等部件也起着非常关键的辅助作用。比如：

（a）使用活塞式发动机的直升机会安装离合器，可以降低载荷冲击；

（b）自由轮单元，可以防止传动系统反向驱动；

（c）旋翼刹车，可以在发动机关车后使旋翼停转或直升机停放时防止桨叶旋转。

下图为法国G2直升机旋翼刹车和自由轮单元示意图。旋翼刹车盘安装在尾传动轴的前部；自由轮单元在带轮内部，允许旋翼自由旋转和带动尾桨旋转。

传动型式

直升机广泛使用的传动型式有两种：

齿轮传动具有传动比范围大、传动精度高、传动效率高等特点，也是直升机的主要传动型式，如下图所示。但是齿轮传动没有过载/冲击保护措施，因此使用活塞式发动机的直升机，通常是采用齿轮传动+皮带传动相结合的传动方式。

皮带传动在主要在使用活塞式发动机的直升机上出现，配合离合器使用，如下图所示。发动机启动过程中，皮带松弛使旋翼与发动机脱开，当发动机状态稳定后，再控制皮带张紧，发动机逐渐承担旋翼负载，从而降低发动机启动时的载荷冲击。

状态监测

传动系统的运行状况直接决定着直升机的飞行安全，因此通常会采取各种设计措施来监测其健康状况。比如：设置滑油油位目视检查口、实时振动监测、安装金属碎屑探测器等。

除了定期对传动系统维护检查外，在驾驶舱也会配置一系列与传动相关的仪表或告警灯，使驾驶员能够时刻掌握传动系统健康状况。下图为R44直升机仪表盘，可以看到，在驾驶舱能够实时监控旋翼/发动机转速一致性，可以感知齿轮箱温度/碎屑/滑油有无异常。

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