注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

u.s.navy的网易博客

莫斯科不相信眼泪

 
 
 

日志

 
 
 
 

自适应旋翼技术  

2007-04-21 10:13:07|  分类: 装备科技E |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

 

直升机具有独特的飞行性能——依靠旋翼在空中悬停、在狭小空间内垂直起降,使其成为重要的空中运输和作战平台。目前,在旋翼设计中还存在一些空气动力学问题,对直升机飞行产生不利影响。这主要表现在,直升机在起飞、降落和空中悬停过程中,旋翼气动噪声很大;在巡航飞行中,旋翼振动比较剧烈。上述问题大大影响了直升机的乘坐舒适性,降低了直升机的使用寿命,对于军用直升机,还会削弱其隐蔽性,降低行动的突然性和战场生存力。美国、欧洲和日本的科研人员正在努力解决这一问题。欧洲在相关技术上明显处于领先地位,德国科研人员在BK-117直升机(EC-145的早期型号)上试验了自适应旋翼技术,它可以从空气动力学原理上解决目前直升机旋翼存在的噪声和振动问题。

旋翼噪声和振动产生及消除的原理

直升机旋翼在旋转过程中,桨叶翼尖会产生螺旋状的气涡。当后一片桨叶击中这个气涡时,桨叶表面的压力会突然变化,由此引发类似鞭打的声音。旋翼在高速转动时,这种“鞭打”声密集地出现,从而产生响亮的爆震声。在巡航飞行中,由于桨叶产生的气涡被气流快速带离旋翼表面,桨叶击打气涡的几率很小,因此这种声音并不显著;而在直升机起飞、悬停、靠近地面降落过程中,由于直升机速度很低、气流平缓,气涡就会停留在桨叶翼尖部,使得每个桨叶都击打到前一个桨叶产生的气涡,旋翼噪音就异常显著。

旋翼的气动振动则主要发生在直升机巡航飞行过程中,是由于旋翼产生升力的不对称而引起的。在飞行中,与直升机飞行方向一致的旋翼前行桨叶相对于空气的速度较快,桨叶产生的气动升力要大一些;而后行桨叶相对于空气的速度较慢(失速),产生的气动升力相对较小,这样,在整个旋翼面就出现升力的不平衡,引起旋翼乃至直升机机体的振动。用于补偿飞行中升力差时,摆动频率约为35次/秒。尽管看似简单,但其中涉及复杂的传感器、控制器以及作动器技术。

传感器系统用于探测是否有“桨叶-气涡”撞击的存在,以及翼面升力差的大小。对于前者,德国科学家提供了2种传感器系统,一种是安装在直升机起落架上的麦克风,用于“倾听”桨叶击中气涡所产生的“鞭打”声,并将获取的信号传输给控制计算机,另一种则是在桨叶前缘内放置压电感应片,这种感应片可以敏感地察觉桨叶所受压力的变化。而对于飞行过程中气动振动的测量,则可采用安置在桨叶根部或旋翼轴顶部的变形测量器或者安置在机舱内的加速度仪。

传感器获取的信号通过旋翼轴内的光纤波导传输至位于旋翼轴毂顶端的处理系统,信号经过处理、放大后,再反馈给副翼的作动机构,控制副翼叶片的上下摆动。这一系列过程都是在极短的时间内自动完成的,不需要飞行员的任何干预。目前安置在BK-117直升机旋翼轴毂顶端的试验型处理系统全重达65千克,外形类似于一个废纸篓。这一装置的重量未来可减轻至55千克,体积也可大幅度缩小,便于安置在标准的直升机旋翼毂帽

除了传感器和处理系统外,副翼的作动机构可以说是整个系统中技术含量最高的部分。该装置不仅要体积小、反应敏捷、动作精度高、结构坚固可靠,产生的作动力也必须足够大,传统的电机系统无法满足要求。于是,德国科研人员采用了一种堆叠的压电陶瓷方案。压电陶瓷具有独特的晶体结构,在通过的电流发生变化时,陶瓷的长度会发生变化。尽管其伸缩幅度非常轻微,但变化非常迅速,可以产生相对较大的力量。具体方案是,每个副翼模块包括2个压电陶瓷作动器;每个作动器由若干片0.15毫米厚的压电陶瓷晶片堆叠,通过一个金属框架结合在一起。金属框架的另一个作用是把陶瓷晶片的微小伸缩变化放大10倍,再通过2根拉杆将变化传递到绞接的副翼叶片上,控制其进行上下5‘的摆动。这种采用压电陶瓷的作动器模块相当小巧,重量仅为800克,厚度只有2厘米,却可以产生1000牛顿的力量。

自适应旋翼降噪减振效果显著

在已经进行的一系列飞行试验中,自适应旋翼系统在降噪和减振方面取得了相当显著的效果。该系统的早期型号是用液压作动器控制桨叶副翼,在飞行试验中,几乎完全消除了桨叶撞击气涡的爆震声,使直升机的飞行噪声下降了6分贝、巡航飞行中的旋翼振动降低了90%。而使用压电陶瓷作动器后,这一效果将更加显著。德国及欧洲直升机公司的研究人员期望在试验型系统完成试飞并通过鉴定后,发展生产型系统,安装在EC-145以及其他军民用直升机上。

  评论这张
 
阅读(389)| 评论(1)
推荐 转载

历史上的今天

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017