志同道合者,不让山海远。
动力、传动装置、旋翼可以说是直升机上的三大运动部件。其中,离合器在动力传递过程中起着非常关键的作用。
那么,直升机上有哪些离合器呢?它有什么用途?有什么特点?
传统离合器
由于叶片惯性较大,对于活塞发动机或固定式涡轮发动机,在发动机启动时通常必须使转子脱离,否则可能会损坏发动机或无法启动。离合器的作用是在发动机起动过程中使转子与发动机分离,使发动机怠速运转。当发动机工况稳定后,它会逐渐重新接合,然后发动机将逐渐承受转子的负载。
其中主要有带传动离合器和离心离合器两种。
(1) 皮带传动离合器
对于配备活塞发动机的直升机,通常采用皮带传动将发动机动力传输至传动系统。其中,下皮带轮与发动机输出轴连接,上皮带轮与传动轴连接,如下图所示。发动机刚启动时,皮带处于松弛状态,不会将发动机转速传递到上皮带轮。当发动机油温、压力等在正常范围内(加热完成)时,在电动机的帮助下,离合器丝杆伸出,皮带长时间张紧,上下皮带轮逐渐张紧。同步旋转,最终实现稳定传动。
使用皮带传动离合器的好处是可以在空载时少量油门启动发动机;同时,也有缺点,那就是如果油门操作不当,很可能会导致发动机超转速。
下图为R22直升机皮带传动离合器布局。
(2)离心式离合器
离心式离合器主要由驱动轴、箱体、弹簧、鼓等组成,其中,内部驱动轴直接与发动机轴相连,鼓与传动系统相连,如图所示如下图所示。
当发动机低速运转时,弹簧控制箱体拉紧而不接触鼓,即发动机怠速;随着发动机转速的升高,离合器箱体的离心力增大并逐渐向外移动。当箱体接触滚筒时,逐渐带动传动装置和转子旋转。由于离合器的接合取决于筒的离心力,因此它不能传递大于额定扭矩的负载。
下面的视频可以让大家更直观的了解离心式离合器的工作原理。
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对于使用自由涡轮发动机的直升机来说,不需要上述离合器,因为燃气轮机和动力涡轮之间没有机械连接,而是有气动联轴器。发动机启动时,燃气轮机的加速度主要受动力涡轮阻力的影响,不受传动装置和转子惯性的影响。随着气体压力的增加,动力涡轮逐渐使转子旋转并达到额定转速。
单向离合器
直升机的升力主要来自于桨叶,因此需要保证发动机故障时桨叶仍能自由转动。那么,单向离合器的作用是:当发动机输出转速(内圈)低于旋翼转速(外圈)时,发动机自动与旋翼脱离,使旋翼/尾桨继续旋转在空气动力和惯性力的作用下。 。
最常用的单向离合器是楔块单向离合器,如下图所示。
单向离合器的工作特点是只允许朝一个方向传递动力。当发动机带动内圈旋转时,离合器内部的楔块被压缩,从而带动外圈旋转,进而带动转子旋转;如果发动机出现故障,或者传递到外座圈的转子转速超过了从发动机传递到内座圈的转速,则楔块被释放,内外座圈可以相对自由,如下图所示。
对于单向离合器,需要将其布置在发动机和主旋翼变速器之间。例如,活塞发动机通常布置在上皮带轮上,涡轮轴发动机布置在附件变速箱上。最显着的特点是只要有转速差(外圈转速>内圈转速),转子和动力就会分离,离合器转速快。
事实上,日常生活中的自行车、摩托车、汽车内都存在单向离合器。例如,如下图所示,当踏板向前旋转时,楔块被压缩,带动车轮向前;当踏板反向旋转时,楔块松开,车轮自由运动。
下面的视频可以让大家更直观的了解单向离合器的工作原理。
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总结
传统离合器的作用是在发动机启动时将转子与发动机分离,以减少发动机感受到的负载;发动机工况稳定后,使转子与发动机接合,让发动机带动转子旋转。
单向离合器的作用是在旋翼过度旋转时迅速脱离,使旋翼能够储备动能,通过自转和滑动的方式让飞行员尽可能安全着陆;防止转子带动发动机旋转而造成损坏。
志同道合者,不让山海远。



