第4章 螺旋桨的涵道设计
4.1 涵道几何形状的表示
设圆柱座标系（?，?，?）固定于空间，?，?，?分别为轴向、周向角、
径向座标；无穷远前方来流速度??，沿?轴的正方向，??为?的函数。令涵道长度为a，涵道特征半径为Rd（可取桨盘面处涵道内壁半径），桨盘面离涵道导边距离ap，螺旋桨半径为Rp。置涵道导边与咨??0的平面上，?轴与桨轴中 心线重合，涵道尾缘位于者??a。
另涵道内、外两侧表面方程式为：
r?Rin??? (4-1) r?Rou??? (4-2)
导边处有：
Rin?0??Rou?0??Rl (4-3) Rin?a??Rou?a??Rt (4-4)
则涵道剖面鼻尾线的攻角?有：
??arctg?鼻尾线构成的锥形面的方程为：
?Rl?Rt?a? (4-5) ??r?Rt??a???tg? (4-6)
令
C????s????1?Rou????Rin??????Rt??a???tg??? (4-7) ?a?2?1?Rou????Rin?????? (4-8) a?2?则C???的几何意义为剖面中线与鼻尾线之间的径向距离与涵道长度a之比，
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s???的几何意义为径向测量的半厚度与a之比。为计算方便，引入变量
z??ax?rRp 涵道表现轴向斜率可写成：
??? (4-9) ?Xd?RdRp?dr?R??z???tg??C??z??s??z? (4-10) d?式中?号和+号对应于外侧表面，一号对应于内侧表面，在下面的叙述中，往往在圆柱坐标系（z，?，x）中进行分析，令hx?a2Rp，即长径比。
4.2涵道的推力计算
涵道的升力?2?仅由漩涡分布所产生，涵道每一微段上圆环涡产生的环量为
a?s??z0?dz0，该处的轴向来流速度?s，受到螺旋桨的径向干扰速度为
?s??wr?zo,xd???，故该微段上漩涡产生的升力在轴向的分力为： ?s????w?z,x??2dTdi??2??aRa?s??zo??rod? (4-11)
??s??此即该微段上的涵道推力，由于推力以逆来流方向取正值故上式右边有―——‖号。整个涵道的推力Tdi为：
Tdi??2??aRa?s21?0??zo???wr?zo,xd???dz0 (4-12) ?s???则涵道的理想推力系数为：
1?w?z,x??CTdi??8xd2h?r?zo??rod?dzo (4-13)
0??s??从上式可以看出没有螺旋桨，则涵道就没有推力。 该涵道螺旋桨外形数据有：
长径比0.5，zl?0.4，?s?0.1817，xh?0.18，g?4，xd?1.01，其涵道外形参见文献?2?中所给数据，并给出初始CTpi?1.1119，现比较各自一些组要结果
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见表4-1。
表4-1文献与本设计的各自结果
比较项 CTpi CTdi 文献中数据 1.1119 0.2413 1.5346 0.8980 本文设计结果 1.1058 0.2224 1.5294 0.9013 Cpi KCT
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第5章 螺旋桨的支撑与传动
5.1 螺旋桨的支撑机构
螺旋桨的支撑机构简单来说就是减速撑杆。其螺旋桨的预装是将螺旋桨固定在螺旋桨座架上，并将螺旋桨轴插入螺旋桨锥孔内进行的预装。也可直接将螺旋桨轴直接吊入螺旋桨锥体内，最后安装液压螺母并压装到位。同时减速器连接支杆组成减速器支杆机构。这种安装支架的设计特点是:结构形式简单合理、性能安全可靠、维修和使用成本低。
支撑梁一般都是刚性的，主要依靠弹性支座减震，现阶段一般都用反共振隔振器。此支撑机构通过8根支撑杆来支撑减速装置。此支撑架的设计应符合下面要求：
（1）能有效、安全地传递较大的升力和扭矩。
（2）机械零部件设计有较大的尺寸余度，翻修寿命长。
（3）速简单的操作使―视情‖维修成为可能，即无需过多地拆装和分解组、部件。
（4）适合中国国情，注重立足国内，同时借鉴国外先进的设计经验。
典型的撑杆由杆体和两端接头通过螺接或焊接而成。杆体采用薄壁钢质管
材拉制而成，接头由相应钢质材料机械加工而成。主减撑杆所承受的交变载荷主要为拉力载荷。根据国内多种型号直升机及国外相近重量吨级直升机的成功设计经验，可考虑采用一种低碳合金钢，其牌号为15CrMnMoA其机械性能见《中国航空材料手册》第1册。它的特点是:有两次硬化现象，淬火加高温回火后具有高的强度，良好的塑性和韧性，良好的冲压性能和焊接性能。经过调质处理后，可焊接任何复杂的构件，而焊接后不需再进行热处理。该钢淬透性较小，适宜于制造截面较小的焊接件和饭金件。这种材料已在国产直升机型号的焊接结构中得到较为广泛的应用。
国内，主减撑杆一般采用杆体和两端的接头焊接而成。杆体通常采用薄壁钢管材料：一是可以减轻重量，二是可以选择较大直径，增加杆体的刚度。杆体钢管管材通常不需要再加工(或局部如管口焊接接口部位机械加工，以利于焊接质量)，因而对杆体钢管管材原材料的要求比较严格。此外，对钢管的外径、最小
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允许壁厚及管材的直线度、圆度、壁厚的均匀性等儿何尺寸要求，还应加以严格控制。应根据总体设计要求和主减撑杆承受的最大使用载荷来选择杆体钢管的材料，钢管壁厚的选择还必须避免出现较焊缝还弱的强度薄弱点。主减撑杆接头的结构尺寸设计，既要考虑与杆体钢管连接端的焊接尺寸，又要考虑与旋翼轴简形机匣上主减撑杆安装凸耳及主减平台上主减撑杆安装座之问的配合尺寸。整个主减撑杆的长度尺寸及安装支架的布置尺寸都应根据直升机总体布置并与主减速装置及主减平台相对应的连接位置进行充分协调后确定。长度尺寸重点考虑的应是前、后撑杆的两端关节轴承中心距。主减撑杆接头的尺寸设计中，其端部外圆处的最小壁厚和耳片最小边距均应避免出现较焊缝还弱的强度薄弱点。
减撑杆的表面普遍采用漆层防护:即在主减撑杆的金属表面涂上底漆和面漆，以达到长期防护的作用。在撑杆焊接前，钢管内注入一种耐高温涂料，焊接后不会被破坏，也不会影响焊接质量，目_能起到长期封存保护金属表面的作用;钢管内表面焊接后再涂以防锈油，钢管外表面涂底漆和面漆，这样的表面处理已在使用中被证实效果颇佳。
5.2 螺旋桨的传动机构
螺旋桨的传动机构主要包括传动轴、减速器以及电动机组成。由于此设计由
8个螺旋桨，此8个螺旋桨各自独立的完成工作，也必须由8个独立的电机来控制，电机通过传动轴连接减速装置最后连接螺旋桨桨毂桨叶，来带动螺旋桨的转动，从而控制整体的运动。
减速器的选用：为提高传动装置的效率，减少能耗，降低运行费用，所以选用传动效率较高的齿轮传动进行传动。
（1）蜗轮蜗杆传动具有传动比大，结构紧凑，传动平稳，无噪声，具有自锁性；但是其传动效率低，磨损较严重，蜗杆轴向力较大，致使轴承摩擦损失较大。 （2）圆锥齿轮具有斜齿轮渐进接触的啮合特点，且重合度较大，传动平稳，噪声小，承载能力强，最小齿数可到5，因而可获得较大的传动比和较小的机构尺寸。
综合考虑应选用圆锥齿轮传动较好。
同时考虑到安装轴承此次采用径向轴承，由于许用应力：
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