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双发直升机如何协调驱动旋翼？

发动机,涡轮,转速双发直升机如何协调驱动旋翼？

发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

双发直升机如何协调驱动旋翼？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

兔哥回答：直升机的动力由两种发动机模式带动旋翼转动，一个是早期的机活塞发动机，缺点是振动大，效率低，已经成为历史。目前，直升机动力主要是涡轮轴发动机，涡轮轴发动机和涡扇发动机的区别在于涡轴发动机所有能量都用来驱动旋翼做功，尽管有尾气排除，但发动机尾气不是用来推动直升机前进的动力，属于纯废气。直升机前进上升依靠旋翼转动和倾角变化。而涡扇发动机依靠多级扇叶，将吸入的空气气流压缩与燃油形成高压燃气，点火后发生爆燃，利用从尾喷口喷出的高温高压高速气流推动战斗机前进。



直升机有单发动机和双发动机以及多发动机模式，其中单发动机主要是小型，轻型直升机使用，双方动机直升机是武装直升机的主流配置。除了需要的动力、载重量、安全也是一个重要的考量，武装直升机的两台发动机都是分开的，并且都安装在直升机的机体上部位置。这样安装的好处是避免被击中，同时不影响货仓容积和结构布置。直升机双发动机双旋翼好理解，一台发动机负责带动一部旋翼转动，这个不复杂，只要用燃油自动调节器（功率调节器）控制转速形成两机转速匹配就可以了，那么，双方共桨（两台发动机带动一部旋翼）是如何保障两台发动机的协调一致呢？下面兔哥说说这个问题。



安装双发动机的直升机就是安装两台发动机，当一个发动机不能使用时，另外一个同样能保证慢慢的落下来，而不是重重的摔下来，这个意义很大，因为，直升机的故障坠毁率损失比战斗机高很多。两台发动机带动一部旋翼涉及到动力整合、转速同步、相互联动又要求快速解脱，这是因为一台出现故障，特别是卡住了不能影响另外一个的正常工作，否则也就失去了两台发动机的作用了。双发动机如何合作的；首先两台发动机是不会转速分秒不差的，肯定会有一个误差，允许误差是多少呢？不能超过2%，这并不是说一台可以比另外一个多转两圈，一圈都不能多转，因为总轴转速是靠两台发动机带动的，这2%消耗在柔性运动上了，也就是说有一个弹性误差，直升机垂直轴和动力轴属于柔性连接。




直升机发动机具体驱动结构形式；（第一种，也是传统的驱动方式）每台发动机各自有一个动力输出轴，同时连接到主减速器上，利用齿轮形成同步旋转形式，这个并不复杂。主减速器上有两个输入端分别对接两台发动的动力输出轴，同时拥有一个垂直的动力输出轴，这个轴就是用来安装直升机主旋翼的。（第二种方式）这是加拿大普惠公司研制的发动机，我们知道加拿大的普惠公司可是研制直升机动力的大咖，因此，它们设计出了一个精巧的共用齿轮箱，把两PT6A型发动机并联安装，并把两台发动机直接和一齿轮箱连接，这样就通过齿轮箱驱动一个动力传输轴，等于是增加了一个齿轮箱，优点是主减速器只有一个动力输入端和一个动力输出端，使主减速器结构、重量、复杂性减少，相应的增加了可靠性。


上图是普惠加拿大公里研制的并联双发动机，

如何做到两台发动机运转同步；两台发动机的转速协调首先是有一个自由涡轮转速调节器，有一个设定的调节范围，它是通过调节发动机油门大小来实现转速控制。这个自由涡轮速度调节器通过计算直升机旋翼所需功率变化自动调节发动机供油量，保持自由涡轮转速不变，也叫做自由涡轮轴发动机。【自由涡轮轴发动机：自由涡轮轴发动机由两部分构成，有一个蒸气（燃气）发生器，也就是发动机内驱动力压气机，后面有一个自由涡轮（也有其它结构，但基本原理一样）。气压发动机的轴和自由涡轮轴不连接，靠燃气发生器产生的燃气动力驱动自由涡轮轴转动，也就是气动连接，自由涡轮轴连接减速器，驱动旋翼转动，（自由涡轮也叫动力涡轮）见下图】也就是说直升机的动力输出源自自由涡轮轴，而这个轴和真正的旋转的燃气发生器轴属于气动连接，也就有一个允许的差速度，并且可以调节一致，不会出现硬性加速和减速，不会因为一台发动机突破加速而出现硬性磨损，甚至断裂。


自由涡轮转速调节器构成以及工作原理；自由涡轮转速调节器主要由离心式重力感应敏感元器件组成，发动机转动时需要经过双层减速机构，并且驱动垂直和水平软轴转动，离心式重力感应器转动时测量出自由涡轮转速信息，并将这个信息以轴向重力形式作用在交叉摇臂上，交叉摇臂上控制着动力总扭杆和旋翼转速，也就是有预设的和旋翼转速相对应的自由涡轮轴输出动力，交叉摇臂连接油门转速调节器，当发生一个发动机偷懒时它会自动通过控制油门进行补偿，这样就保证了两台发动机动力输出在允许的控制范围之内。


当一台发动机出现故障时如何处理；当一台发动机出现动力损失，或者是动力输出消失，另外一个发动机的自由涡轮转速调节器会自动采取动力平衡作用，例如，右侧发动机失灵，左侧发动机会自动进行补偿，自由涡轮转速调节器敏感元器件非常灵敏，能够在2秒的时间内使发动机油门由最小转速增加到最大转速。如果右侧发动机的动力卡住了，会影响左侧发动机的动力补偿，此时主减速器会断开右侧发动机离合，依靠左侧发动机工作。当然如果出现软轴断裂或者是调节器失效，会出现误补偿，导致一侧发动机转速升高，而另外一个补偿性升高，超过旋翼转动需要的转速，就会出现事故，因为只有短短两秒就能使直升机出现“飙车”，因此，保养检查很重要。
以上是兔哥个人观点，欢迎关注兔哥，欢迎探讨评论，图片来源网络。

回答于 2019-09-11 08:43:50

大家伙把传统后驱汽车的动力传输线路反过来看就行了（正向线路是发动机变速器传动轴差速器驱动轮）

回答于 2019-09-11 08:43:50

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