旋翼机机械式飞行操纵系统强度设计方法研究

吴松楠

(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001)

0 引言

旋翼机机械式操纵系统设计在实现操作功能的前提下，应满足强度设计要求与刚度指标。国内的旋翼机机械操纵系统设计依靠仿制、原有经验并借助于固定翼操纵系统的设计方法，经过国内外长期的理论分析与工程验证[1-5]，借助于有限元软件MSC/Patran/Nastran，形成了一体化的强度设计流程与验证方法，在系统初步设计阶段，确保系统设计的可行性与低迭代率，既保证系统强度又满足刚度指标。

1 旋翼机飞行操纵系统功能

旋翼机飞行操纵系统由旋翼操纵、尾桨操纵及液压助力器组成。飞行操纵主要改变旋翼系统与尾桨系统的桨叶迎角，以改变旋翼的气动升力的大小与方向。

旋翼操纵的总距杆用于改变桨叶总距以实现总距操纵，周期杆用于操纵桨叶周期变距以实现纵向和横向操纵，图1所示为总距与周期变距操纵示意图[6]。尾桨操纵改变尾桨叶的攻角。控制输入是通过脚踏装配组件或电传航向助力器实现的。图2为涵道式尾桨做偏航操纵[6]。

图1 总距操纵与周期变距操纵

图2 偏航操纵

2 载荷来源

旋翼飞行操纵系统的外载荷来自桨叶的气动铰链力矩，它与驾驶员(或助力器)对驾驶杆及脚踏板施加的操纵力相平衡，通常按照型号强度和刚度设计规范、旋翼航空器适航规定(MIL-S-8698、FAR/CS/CCAR27/29等)中的驾驶员操纵力要求进行施加。表1列出了各规范规定的驾驶员操纵设计载荷。

表1 各规范规定的驾驶员操纵设计载荷