變極減速電力傳動(dòng)直升機(jī)

穆騫

變極減速電力傳動(dòng)直升機(jī)是一種以變極減速電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行傳動(dòng)的，安裝主固定機(jī)翼和推進(jìn)螺旋槳的剛性共軸反轉(zhuǎn)雙旋翼高速?gòu)?fù)合式直升機(jī)。其最根本、最重要的創(chuàng)新點(diǎn)在于傳動(dòng)裝置：即用變極減速裝置來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)復(fù)雜、笨重的齒輪式機(jī)械減速器，實(shí)現(xiàn)減速與功率傳遞的功能，尤其適用于高速?gòu)?fù)合式直升機(jī)（單推進(jìn)槳）和重型直升機(jī)（雙拉進(jìn)槳）。

變極減速電力傳動(dòng)的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：首先并車減速器將渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)20 000多轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速降到2 000多轉(zhuǎn)/分，然后驅(qū)動(dòng)僅有一對(duì)磁極轉(zhuǎn)子的電力轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生三相交流電，由其定子直接引出的大直徑三相動(dòng)力電纜交互排列于環(huán)形定子中，即轉(zhuǎn)變成了多對(duì)磁極線圈。與交流電動(dòng)機(jī)的變極減速原理完全相同，增加定子線圈的磁極對(duì)數(shù)就可降低旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，且磁極對(duì)數(shù)決定著減速比，一般為10對(duì)左右，所以，三相交流電在環(huán)形定子上又產(chǎn)生一個(gè)200多轉(zhuǎn)/分的圓形低速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由依次嵌入環(huán)形鐵芯的大直徑金屬導(dǎo)，條首尾并聯(lián)所構(gòu)成的格柵式轉(zhuǎn)子，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中感應(yīng)出電磁轉(zhuǎn)矩，并經(jīng)由固定鐵芯的鈦制輪架拖動(dòng)剛性旋翼低速旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到電力傳動(dòng)減速的目的。這時(shí)旋翼的轉(zhuǎn)速很低，但力矩卻非常大。

驅(qū)動(dòng)剛性共軸反轉(zhuǎn)雙旋翼，可將三相交流電的任意兩相調(diào)換，同步輸入到上面另一組多對(duì)磁極線圈定子，該定子即產(chǎn)生反向的低速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，感應(yīng)驅(qū)動(dòng)另一套轉(zhuǎn)子/輪架，拖動(dòng)下剛性旋翼反向等速旋轉(zhuǎn)。

用于高速平飛的變距推進(jìn)螺旋槳之傳動(dòng)原理與旋翼完全相同，但不需要那么大減速比，因此其定子線圈的磁極對(duì)數(shù)就很少（2～3對(duì)），相應(yīng)直徑尺寸也很小。

相比傳統(tǒng)的齒輪式機(jī)械減速器，變極減速電力傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、無(wú)表面接觸摩擦、機(jī)械應(yīng)力分散、傳動(dòng)可靠、操縱靈活、響應(yīng)快、功率調(diào)配方便、傳動(dòng)效率高、無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲、維護(hù)簡(jiǎn)便等等極其優(yōu)異的特性。

直升機(jī)轉(zhuǎn)入平飛后，由于主固定機(jī)翼產(chǎn)生的氣動(dòng)升力承擔(dān)了大部分機(jī)體重量，旋翼負(fù)荷被大大卸載了，渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的功率即可大幅度地減小，部分用于維持雙旋翼以最佳轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，另一部分電功率通過(guò)接觸器調(diào)配給變距推進(jìn)螺旋槳的多磁極定子線圈，推動(dòng)直升機(jī)水平高速飛行。

變極減速電力傳動(dòng)技術(shù)還可以衍生應(yīng)用于氣墊船的墊升風(fēng)扇和變距推進(jìn)螺旋槳等，將帶領(lǐng)它們進(jìn)入一個(gè)完全嶄新的電力傳動(dòng)時(shí)代。endprint