■ 丁文強/中國航發(fā)動研所
傳動系統(tǒng)的功用是將發(fā)動機的功率按一定的比例傳送至主旋翼、尾槳和各附件,同時承受發(fā)動機、主旋翼和尾槳的復(fù)雜載荷。它是直升機的三大關(guān)鍵動部件(發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、旋翼系統(tǒng))之一,直接影響直升機的性能、可靠性、維修性、保障性和全生命周期成本等,直升機性能在很大程度上取決于傳動系統(tǒng)的性能。據(jù)統(tǒng)計,傳動系統(tǒng)在直升機的占比分別為:質(zhì)量占10%~15%;采購成本占12%~20%;維修費用約占30%;機械故障約占16%;失效率約占7.2%。
隨著信息技術(shù)、新型材料技術(shù)等的快速發(fā)展,直升機技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了一些新的變化和趨勢,呈現(xiàn)出以單旋翼帶尾槳直升機為主,各類旋翼機并存的局面。近年來,傾轉(zhuǎn)旋翼機、復(fù)合旋翼高速直升機等新構(gòu)型直升機正日益受到人們的高度關(guān)注,其傳動系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展方向主要包括以下幾點:
第一,傳動系統(tǒng)性能不斷提升。傳動系統(tǒng)質(zhì)量減輕約25%;主減速器總傳動比約達(dá)100;減速器的平均更換間隔時間(MTBR)增至5000h以上,翻修間隔期(TBO)將達(dá)5000~6000h;主減速器干運轉(zhuǎn)能力達(dá)45~60min,中尾減速器的干運轉(zhuǎn)能力將達(dá)1~3h。
第二,新構(gòu)型、新部件、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。分扭傳動、面齒輪傳動、圓弧齒輪傳動、動靜軸傳動等新傳動構(gòu)型將得到廣泛應(yīng)用;高速彈簧離合器、高速陶瓷軸承、耐高溫軸承等先進(jìn)部件設(shè)計進(jìn)一步拓展;潤滑技術(shù)及無油潤滑技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。對傳動系統(tǒng)實現(xiàn)實時監(jiān)控、定量監(jiān)控。新一代高溫軸承、三代齒輪鋼、新一代機匣合金材料及復(fù)合材料傳動軸、復(fù)合材料機匣的研發(fā)與應(yīng)用,減輕了質(zhì)量,提高了生存力。隨著深氮化技術(shù)、納米技術(shù)(表面改性技術(shù))等新技術(shù)的應(yīng)用,可提高壽命,降低維修費用;減振降噪設(shè)計技術(shù)不斷發(fā)展;3D打印技術(shù)也將在直升機傳動系統(tǒng)研制中得到推廣應(yīng)用。
第三,各種直升機傳動系統(tǒng)的多樣化發(fā)展。隨著高飛行速度的傾轉(zhuǎn)旋翼直升機、具有良好機動性的共軸式多旋翼直升機的發(fā)展,傳動系統(tǒng)的構(gòu)型、技術(shù)層出不窮。
傳動系統(tǒng)今后將研究和發(fā)展的新概念技術(shù)包括:采用無冷卻系統(tǒng)的傳動系統(tǒng);采用三代或四代耐高溫的傳動元件材料;采用實時監(jiān)控技術(shù),視情維護(hù)的傳動系統(tǒng);傳動系統(tǒng)與直升機、發(fā)動機一體化技術(shù);變速傳動技術(shù)及超高速傳動技術(shù)。