周遠(yuǎn)航

（中國(guó)民航飛行學(xué)院 新津分院，四川新津611430）

0 引言

尾槳作為直升機(jī)的關(guān)鍵部件之一，其不僅可以提供反扭矩，實(shí)現(xiàn)航向的操縱，而且可以保持直升機(jī)的航向穩(wěn)定性，尾槳系統(tǒng)的工作狀態(tài)將直接影響到直升機(jī)的飛行安全。直升機(jī)尾槳系統(tǒng)離座艙較遠(yuǎn)，中間通過(guò)較長(zhǎng)的尾槳傳動(dòng)軸進(jìn)行動(dòng)力傳遞以及硬式的推拉桿進(jìn)行操縱。所以，尾槳系統(tǒng)的振動(dòng)很難傳到座艙，飛行人員對(duì)尾槳系統(tǒng)的振動(dòng)狀態(tài)變化感覺(jué)不明顯，其危害性較大而且比較隱蔽。

直升機(jī)因尾槳系統(tǒng)振動(dòng)所造成的危害時(shí)有發(fā)生，如國(guó)內(nèi)某通航直升機(jī)在飛行訓(xùn)練中感覺(jué)到尾梁異常震動(dòng)，滑回檢查，在尾梁站位BS135.00附近的尾傳動(dòng)軸整流罩扣子固定支架鉚釘處發(fā)現(xiàn)沿周向擴(kuò)展的裂紋，裂紋長(zhǎng)度約15.5 cm，其蒙皮內(nèi)表面裂紋如下圖1所示。根據(jù)該機(jī)型維護(hù)手冊(cè)說(shuō)明，若尾槳系統(tǒng)振動(dòng)過(guò)大可能導(dǎo)致尾梁裂紋。

圖1 直升機(jī)尾梁蒙皮內(nèi)表面裂紋形貌

為保障直升機(jī)的飛行安全，針對(duì)尾槳系統(tǒng)的振動(dòng)進(jìn)行調(diào)整與控制，降低直升機(jī)尾槳系統(tǒng)振動(dòng)水平顯得尤為重要。

1 尾槳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與振動(dòng)分析

直升機(jī)尾槳系統(tǒng)通常包含以下幾個(gè)部件：1）尾減速器，其功能是用于尾槳的動(dòng)力輸入、輸出、改變扭矩的傳遞方向以及尾槳旋轉(zhuǎn)角速度；2）尾槳變距機(jī)構(gòu)，用于改變尾槳槳葉的迎角，增大或減少尾槳的推力/拉力；3）尾槳槳轂，其安裝在尾減速器動(dòng)力輸出軸上，功用是固定尾槳槳葉；4）尾槳槳葉。

尾槳作為直升機(jī)高速旋轉(zhuǎn)部件，是直升機(jī)振動(dòng)的主要振源之一，也是直升機(jī)故障的多發(fā)部件。尾槳系統(tǒng)動(dòng)平衡檢查調(diào)整的目的是將尾槳產(chǎn)生垂直方向的振動(dòng)水平控制在一定的范圍內(nèi)，以滿足全機(jī)的振動(dòng)要求。

為準(zhǔn)確測(cè)量尾槳系統(tǒng)的振動(dòng)，需在尾槳上安裝專業(yè)的振動(dòng)測(cè)試設(shè)備，本文采用ACES系統(tǒng)的Model4040動(dòng)平衡分析儀對(duì)直升機(jī)尾槳系統(tǒng)動(dòng)平衡進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量和分析。具體其所需設(shè)備如下：1）加速度傳感器，用于監(jiān)測(cè)尾槳系統(tǒng)的振動(dòng)值；2）光學(xué)轉(zhuǎn)速傳感器，其功能為準(zhǔn)確測(cè)量尾槳的轉(zhuǎn)速；3）反光帶，反光帶貼在尾槳槳轂上，為準(zhǔn)確測(cè)量尾槳轉(zhuǎn)速提供一個(gè)反光信號(hào)；4）ACES4040振動(dòng)測(cè)試儀，主要用于接收采集轉(zhuǎn)速及振動(dòng)信號(hào)值并進(jìn)行處理，并顯示其測(cè)量后的振動(dòng)值及其方位。

振動(dòng)測(cè)試設(shè)備安裝示意圖如圖2所示。

圖2 ACES4040振動(dòng)測(cè)試設(shè)備安裝示意圖

振動(dòng)測(cè)試設(shè)備安裝就緒后，直升機(jī)地面開(kāi)車運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)尾槳轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定值時(shí)（BELL206BⅢ型直升機(jī)為2550 r/min）開(kāi)始采集信號(hào)，信號(hào)采集完畢根據(jù)Model4040振動(dòng)測(cè)試儀上顯示的尾槳的振動(dòng)值以及方位，如圖3所示。

直升機(jī)尾槳系統(tǒng)振動(dòng)的調(diào)整方法通常采取的措施為在尾槳配重盤上添加或減少配重達(dá)到控制尾槳系統(tǒng)振動(dòng)的目的。配重盤四周均勻分布的12個(gè)孔為配置的安裝孔。安裝孔的位置固定并進(jìn)行了編號(hào)，其中反光帶的安裝位置對(duì)應(yīng)安裝孔的12點(diǎn)鐘方向（從直升機(jī)的左側(cè)觀察）。

圖3 尾槳系統(tǒng)動(dòng)平衡振動(dòng)值及方位

BELL206BⅢ型直升機(jī)尾槳系統(tǒng)振動(dòng)垂直方向上振動(dòng)值控制在0.2IPS以內(nèi)。根據(jù)振動(dòng)測(cè)試儀顯示的振動(dòng)方位及振動(dòng)值，參考BELL206直升機(jī)尾槳系統(tǒng)振動(dòng)分析圖。在振動(dòng)分析圖上查找對(duì)應(yīng)的方位和振動(dòng)值，即可準(zhǔn)確獲得在配重盤上所需要安裝配重質(zhì)量及其位置。根據(jù)維修手冊(cè)，BELL206BⅢ型直升機(jī)尾槳系統(tǒng)上增加的配重最大不能超過(guò)15 g，且每個(gè)安裝孔的墊片數(shù)量最大不能超過(guò)3個(gè)。

2 振動(dòng)成因分析與措施

從振動(dòng)角度分析，尾槳系統(tǒng)振動(dòng)主要原因?yàn)椋?/p>

1）質(zhì)量不平衡。通常直升機(jī)的每片尾槳葉的質(zhì)量分布是完全相同的，尾槳系統(tǒng)的質(zhì)量中心應(yīng)在槳轂中心。但尾槳葉在生產(chǎn)和裝配過(guò)程中，無(wú)法做到完全相同，因而尾槳葉在出廠時(shí)，通常要經(jīng)過(guò)靜、動(dòng)平衡校驗(yàn)，以保證各片尾槳葉在工作狀態(tài)下，因質(zhì)量偏離槳轂中心而產(chǎn)生的離心力在允許的范圍內(nèi)。直升機(jī)在外場(chǎng)使用過(guò)程中，受各種因素的影響，這種質(zhì)量平衡狀態(tài)往往會(huì)有不同程度的破壞，如尾槳葉在潮濕或淋雨環(huán)境下因吸收水分或結(jié)冰。另外，新尾槳葉的使用，也可能破壞原來(lái)的平衡狀態(tài)。

2）氣動(dòng)不平衡。由于直升機(jī)每片尾槳葉的氣動(dòng)特性理論上是完全相同的，但使用過(guò)程中由于外力原因而導(dǎo)致尾槳葉氣動(dòng)外形發(fā)生改變，這種改變通常會(huì)引起尾槳葉的錐體軌跡的超差，作為一種不平衡狀態(tài)，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)和調(diào)整。同時(shí)，直升機(jī)尾槳葉的總距改變是通過(guò)操縱拉桿進(jìn)行調(diào)節(jié)，使用過(guò)程中，頻繁的操縱、磨損以及不恰當(dāng)?shù)睦瓧U調(diào)整同樣會(huì)引起尾槳葉間氣動(dòng)不平衡。

3）其他原因。直升機(jī)的尾傳動(dòng)系統(tǒng)中包含較多的機(jī)械部件，增大了發(fā)生故障的可能性。同時(shí)尾槳系統(tǒng)的減擺器失效或者球柔性件故障也應(yīng)視為重要故障。直升機(jī)尾槳槳葉質(zhì)量和氣動(dòng)不平衡的復(fù)合故障。因此針對(duì)尾槳傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)調(diào)整主要有以下幾種方法：a.定期檢查并潤(rùn)滑尾槳傳動(dòng)軸承；b.定期清潔、檢查尾槳傳動(dòng)系統(tǒng)的鼓風(fēng)輪，確保其振動(dòng)在規(guī)定的范圍內(nèi)（該項(xiàng)工作尤為重要）；c.注意安裝傳動(dòng)軸連接螺栓墊片的方向，并按規(guī)定打力矩；d.及時(shí)更換受損的軸承組件。

3 結(jié)語(yǔ)

定期對(duì)直升機(jī)的尾槳振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)整，可有效地防止因質(zhì)量不平衡或氣動(dòng)不平衡所產(chǎn)生的尾槳振動(dòng)，對(duì)于減少尾槳組件的機(jī)件磨損，對(duì)于提高直升機(jī)飛行訓(xùn)練的安全具有重要的意義。

［1］ 陳康，劉建新.直升機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，2007.