時(shí)間：2018-07-13 17:37來源：中國(guó)直升機(jī) 作者：中國(guó)直升機(jī)網(wǎng)
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自1939年9月14日，美籍俄裔工程師西科斯基發(fā)明了VS-300型直升機(jī)并成功首飛以來，直升機(jī)的歷史已逾79年。在79年的漫長(zhǎng)歲月里，隨著現(xiàn)代科技與工業(yè)的不斷進(jìn)步，直升機(jī)的各項(xiàng)性能與指標(biāo)也經(jīng)歷了大規(guī)模地進(jìn)化。進(jìn)化與積累最終引起了質(zhì)變，進(jìn)而在直升機(jī)間產(chǎn)生了代差。直至今日，直升機(jī)已經(jīng)歷了四次質(zhì)變，發(fā)展出了四代直升機(jī)。
想對(duì)直升機(jī)劃代，必須先認(rèn)識(shí)直升機(jī)的劃代標(biāo)準(zhǔn)。而標(biāo)準(zhǔn)主要包括四大項(xiàng)指標(biāo)。它們分別是：發(fā)動(dòng)機(jī)、槳轂、飛控與機(jī)體材料。
 世界上第一臺(tái)直升機(jī)——西科斯基VS-300
首先是發(fā)動(dòng)機(jī)。
第一代直升機(jī)使用的動(dòng)力系統(tǒng)均為星型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。如美國(guó)的貝爾-47直升機(jī)，采用一臺(tái)萊康明V0-435-A1B星型6缸活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，最大輸出功率153千瓦。蘇聯(lián)的米-4直升機(jī)，采用一臺(tái)活塞-7星型14缸活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，最大輸出功率1301千瓦。中國(guó)的直-5直升機(jī)即為蘇聯(lián)米-4的仿制產(chǎn)品。同樣使用活塞-7發(fā)動(dòng)機(jī)�；钊l(fā)動(dòng)機(jī)有著油耗低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，燃燒溫度低，壽命較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，很適合作為早期直升機(jī)動(dòng)力。但是，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩小，超頻冗余度低，進(jìn)氣密度不足等缺點(diǎn)卻嚴(yán)格限制著直升機(jī)的最大速度，實(shí)用升限以及機(jī)動(dòng)性。因此，工程師們開始把目光轉(zhuǎn)向了一種新的動(dòng)力——渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)。
 星型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)
 中國(guó)直-5型第一代直升機(jī)
渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)在分類上從屬于燃?xì)廨啓C(jī)，與螺旋槳運(yùn)輸機(jī)使用的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)原理及循環(huán)模式最為相近，通過壓氣機(jī)對(duì)吸入的空氣進(jìn)行加壓，推入燃燒室與煤油燃料混合點(diǎn)燃后噴出，噴出的高溫燃?xì)庵苯油苿?dòng)燃?xì)鉁u輪葉片與動(dòng)力渦輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，最終將高速轉(zhuǎn)動(dòng)的輸出軸接入減速器，降低到最優(yōu)轉(zhuǎn)速帶動(dòng)直升機(jī)旋翼進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生升力。渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)以其強(qiáng)悍的超頻能力，更高的進(jìn)氣密度以及優(yōu)異的扭矩而成為直升機(jī)的完美動(dòng)力，自二代到四代直升機(jī)均采用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源。
 渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)原理圖
第二代直升機(jī)使用的渦軸普遍為單轉(zhuǎn)子渦軸，如UH-1休伊直升機(jī)使用的T-53-L-1渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，其燃?xì)鉁u輪與動(dòng)力渦輪均位于同一轉(zhuǎn)子，因此轉(zhuǎn)速相同。與此相同的直升機(jī)還有法國(guó)的SA-321超黃蜂直升機(jī)以及中國(guó)引進(jìn)超黃蜂后自產(chǎn)的直-8直升機(jī)，該兩款直升機(jī)均采用Tromo-3C型單轉(zhuǎn)子渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)內(nèi)引進(jìn)自產(chǎn)代號(hào)為渦軸-6。單轉(zhuǎn)子渦軸最大的問題在于輸出軸轉(zhuǎn)速過高，由于直升機(jī)旋翼轉(zhuǎn)速普遍不超過400轉(zhuǎn)/分鐘，因此想把轉(zhuǎn)速高達(dá)上萬轉(zhuǎn)的輸出軸轉(zhuǎn)速降低到幾百轉(zhuǎn)，對(duì)齒輪減速器是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，因此會(huì)造成可靠性下降問題。同樣由于轉(zhuǎn)速過高，單轉(zhuǎn)子渦軸不得不增加渦輪級(jí)數(shù)，降低壓比來改善轉(zhuǎn)速問題，這也同樣造成了重量增加，發(fā)動(dòng)機(jī)軸向長(zhǎng)度增加以及油耗增大等問題。最后，由于啟動(dòng)轉(zhuǎn)速過高，會(huì)造成壓氣機(jī)喘振，因此需要在壓氣機(jī)后方布置放氣活門來減少喘振，進(jìn)一步降低了可靠性。
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