雙發直升機如何協調驅動旋翼?

比翼飛的龍


兔哥回答:直升機的動力由兩種發動機模式帶動旋翼轉動,一個是早期的機活塞發動機,缺點是振動大,效率低,已經成為歷史。目前,直升機動力主要是渦輪軸發動機,渦輪軸發動機和渦扇發動機的區別在於渦軸發動機所有能量都用來驅動旋翼做功,儘管有尾氣排除,但發動機尾氣不是用來推動直升機前進的動力,屬於純廢氣。直升機前進上升依靠旋翼轉動和傾角變化。而渦扇發動機依靠多級扇葉,將吸入的空氣氣流壓縮與燃油形成高壓燃氣,點火後發生爆燃,利用從尾噴口噴出的高溫高壓高速氣流推動戰鬥機前進。



直升機有單發動機和雙發動機以及多發動機模式,其中單發動機主要是小型,輕型直升機使用,雙方動機直升機是武裝直升機的主流配置。除了需要的動力、載重量、安全也是一個重要的考量,武裝直升機的兩臺發動機都是分開的,並且都安裝在直升機的機體上部位置。這樣安裝的好處是避免被擊中,同時不影響貨倉容積和結構佈置。直升機雙發動機雙旋翼好理解,一臺發動機負責帶動一部旋翼轉動,這個不復雜,只要用燃油自動調節器(功率調節器)控制轉速形成兩機轉速匹配就可以了,那麼,雙方共槳(兩臺發動機帶動一部旋翼)是如何保障兩臺發動機的協調一致呢?下面兔哥說說這個問題。


安裝雙發動機的直升機就是安裝兩臺發動機,當一個發動機不能使用時,另外一個同樣能保證慢慢的落下來,而不是重重的摔下來,這個意義很大,因為,直升機的故障墜毀率損失比戰鬥機高很多。兩臺發動機帶動一部旋翼涉及到動力整合、轉速同步、相互聯動又要求快速解脫,這是因為一臺出現故障,特別是卡住了不能影響另外一個的正常工作,否則也就失去了兩臺發動機的作用了。雙發動機如何合作的;首先兩臺發動機是不會轉速分秒不差的,肯定會有一個誤差,允許誤差是多少呢?不能超過2%,這並不是說一臺可以比另外一個多轉兩圈,一圈都不能多轉,因為總軸轉速是靠兩臺發動機帶動的,這2%消耗在柔性運動上了,也就是說有一個彈性誤差,直升機垂直軸和動力軸屬於柔性連接。


直升機發動機具體驅動結構形式;(第一種,也是傳統的驅動方式)每臺發動機各自有一個動力輸出軸,同時連接到主減速器上,利用齒輪形成同步旋轉形式,這個並不複雜。主減速器上有兩個輸入端分別對接兩臺發動的動力輸出軸,同時擁有一個垂直的動力輸出軸,這個軸就是用來安裝直升機主旋翼的。(第二種方式)這是加拿大普惠公司研製的發動機,我們知道加拿大的普惠公司可是研製直升機動力的大咖,因此,它們設計出了一個精巧的共用齒輪箱,把兩PT6A型發動機並聯安裝,並把兩臺發動機直接和一齒輪箱連接,這樣就通過齒輪箱驅動一個動力傳輸軸,等於是增加了一個齒輪箱,優點是主減速器只有一個動力輸入端和一個動力輸出端,使主減速器結構、重量、複雜性減少,相應的增加了可靠性。

上圖是普惠加拿大公里研製的並聯雙發動機,

如何做到兩臺發動機運轉同步;兩臺發動機的轉速協調首先是有一個自由渦輪轉速調節器,有一個設定的調節範圍,它是通過調節發動機油門大小來實現轉速控制。這個自由渦輪速度調節器通過計算直升機旋翼所需功率變化自動調節發動機供油量,保持自由渦輪轉速不變,也叫做自由渦輪軸發動機。【自由渦輪軸發動機:自由渦輪軸發動機由兩部分構成,有一個蒸氣(燃氣)發生器,也就是發動機內驅動力壓氣機,後面有一個自由渦輪(也有其它結構,但基本原理一樣)。氣壓發動機的軸和自由渦輪軸不連接,靠燃氣發生器產生的燃氣動力驅動自由渦輪軸轉動,也就是氣動連接,自由渦輪軸連接減速器,驅動旋翼轉動,(自由渦輪也叫動力渦輪)見下圖】也就是說直升機的動力輸出源自自由渦輪軸,而這個軸和真正的旋轉的燃氣發生器軸屬於氣動連接,也就有一個允許的差速度,並且可以調節一致,不會出現硬性加速和減速,不會因為一臺發動機突破加速而出現硬性磨損,甚至斷裂。

自由渦輪轉速調節器構成以及工作原理;自由渦輪轉速調節器主要由離心式重力感應敏感元器件組成,發動機轉動時需要經過雙層減速機構,並且驅動垂直和水平軟軸轉動,離心式重力感應器轉動時測量出自由渦輪轉速信息,並將這個信息以軸向重力形式作用在交叉搖臂上,交叉搖臂上控制著動力總扭杆和旋翼轉速,也就是有預設的和旋翼轉速相對應的自由渦輪軸輸出動力,交叉搖臂連接油門轉速調節器,當發生一個發動機偷懶時它會自動通過控制油門進行補償,這樣就保證了兩臺發動機動力輸出在允許的控制範圍之內。

當一臺發動機出現故障時如何處理;當一臺發動機出現動力損失,或者是動力輸出消失,另外一個發動機的自由渦輪轉速調節器會自動採取動力平衡作用,例如,右側發動機失靈,左側發動機會自動進行補償,自由渦輪轉速調節器敏感元器件非常靈敏,能夠在2秒的時間內使發動機油門由最小轉速增加到最大轉速。如果右側發動機的動力卡住了,會影響左側發動機的動力補償,此時主減速器會斷開右側發動機離合,依靠左側發動機工作。當然如果出現軟軸斷裂或者是調節器失效,會出現誤補償,導致一側發動機轉速升高,而另外一個補償性升高,超過旋翼轉動需要的轉速,就會出現事故,因為只有短短兩秒就能使直升機出現“飆車”,因此,保養檢查很重要。
以上是兔哥個人觀點,歡迎關注兔哥,歡迎探討評論,圖片來源網絡。


兔哥42928


一般是通過電子控制電路,旋翼的位置和轉速都可以通過傳感器實時獲取,利用調節算法可以調整兩者直接的初始位置保持一個固定的差值,之後保持兩個旋翼具有相同的轉速就可以了。


榻榻米的榻榻


最簡單的應該是在每根發動機的輸出軸上加一個自行車飛輪一樣的裝置


分享到:


相關文章: