蔡永辉
哈尔滨哈飞航空工业股份有限公司 黑龙江省哈尔滨市 150060
摘要：随着我国工业发展水平的不断提升，重型运输直升机凭借其载重大、效率高等特点在军用领域以及民用领域当中都发挥了至关重要的作用，相关研究人员也应不断加强对重型运输直升机的研究力度。尤其是重型运输直升机问世以来, 直升机能承担的运输任务就更加广泛。重型直升机能参与大型基础项目的施工, 可以把大量复杂性的工程项目变得简单化。在中国, 西部大开发战略的实施为重型运输直升机的应用提供了广阔的舞台, 也为重型运输直升机总体设计技术的研究开辟了广阔的空间。
关键词：重型运输直升机；传动系统；技术
重型运输直升机是指起飞质量大于20t的直升机，它的出现可追溯至20世纪60年代。重型运输直升机用途十分广泛：在军事领域，可在空中机动、全纵深机动作战中大量、机动地运送兵力及重型装备直达战场，也可为海上舰队进行垂直补给 ；在民用领域，可用于应对各种自然灾害和特殊需要，尤其对于山地、高原等特殊地理环境，重型直升机可以克服地形限制，快速、机动、便利地解决运输、补给、搜救等应急需求问题，能在重大自然灾害中发挥巨大作用。
一、重型运输直升机的主要作用
1、机降部队。利用重型运输直升机机降地面部队和重型装备, 是重型运输直升机的首要使命。在海湾战争中, 美军一次出动的 300多架直升机中, 主要是 CH - 47、/黑鹰0等运输直升机, 在武装直升机保护下实 施纵深突击机降作战。机降中很快将三个空中突击 营的2000人、50辆军车和榴弹炮、大批燃料和弹药 运到伊军纵深 80 km 的位置。紧接着美军大批运输 直升机连续空运 12 h, 向这一地区运送了数以千吨 物资, 开辟了一个面积 150 km2 的前进基地。同时 另一部分直升机搭乘先头部队, 采用蛙跳方式继续 前进, 像把尖刀直插伊拉克腹地幼发拉底河谷, 切断了伊军 29个陆军师、数十万大军的退路, 取得了很 大胜利。这可以说是现代战争大规模运用运输直升 机机降成功的典范。
2、运送武器弹药等作战物资。重型运输直升机可采用内装或外吊方式, 将各 种武器、弹药或其他作战物资, 运送到作战地点。如, 用于吊运榴弹炮, 一架 CH - 47重型运输直升机 可同时吊运 155 mm 口径榴弹炮。
3、后勤支援运输。重型运输直升机可到达战场前沿甚至战斗区 域, 为战斗部队及时、准确地运送弹药、油料、粮食、 被装等作战急需物资。海上垂直补给运输 舰载或岸基重型运输直升机可能为海上执行各 种任务的舰船和直升机提供后勤支援, 运送它们所 需的作战器材、物资和生活必需品。在登陆作战, 或 海上交通线、港口被敌封锁等情况下, 直升机的海上 垂直补给将发挥重要作用。
二、重型运输直升机传动系统技术特点
1、构件尺寸大且结构复杂。通常情况下，重型运输直升机具备着载荷复杂、功率 大的特点，因此相较于其他类型的直升机，重型运输直升机内部构件的尺寸需要更大，而针对相关力学指标的要求也更为严格。因其零部件在设计、工艺、生产等方面均提出 了更高的要求，因此航空制造企业难以对其中一部分零部件进行有效制造。
2、输入转速较大 相较于传统的直升机，重型运输直升机具备着独特 的技术特征，就当前的发展水平来看，由于很多重型运输直升机发动机内部没有设置相应的减速箱，因此发动机的输出速度最大可以达到 20000r/min。针对这样的情况，在进行传动系统主减速器设计的时候也要提升对高输入 速度的控制水平，进而有效满足重型运输直升机的传动需求。
3、功率密度较大 因为重型直升机的载重量要比普通的直升机高出很多，所以在进行传动系统设计安装的过程中应提升其功率密度，进而有效实现降低直升机净重的目的，与此同时，使用高功率密度的传动系统对提升直升机有效负载与整体性能也起到了至关重要的作用。为进一步提升传动系统的功率密度，可以在其中使用高强度材料以及高效的润滑系 统，就当前的研究水平来看，主减速器质量系数最低已经 可以降到 0.06 以下。
4、功率传递路径较多。功率传递路径较多是倾转旋翼构型传动系统独有的技术特点，相较于另外两种传动系统，倾转旋翼传动系统的传递过程更为复杂，在功能以及结构上也需要更为繁琐的流程。倾转旋翼传动系统在运行的过程中需要保证直升机两侧动力可以均匀传递，满足功率的双向传递需求，为保证传动系统在各个情况下的正常运转奠定基础。与此同时，倾转旋翼传动系统还具备大姿态倾转的特征，区别于常规构型的直升机，倾转旋翼传动系统的工作姿态可以控 制在 0～90°，使得滑油油位可以获得更大的变化幅度，这也是功率传递路径更多、更复杂的主要原因。实际上，滑油分布以及回油速率将会受到多种因素的影响，且当润滑系 统参数存在不匹配问题时还会进一步导致滑油压力和流量变化幅度变大，严重的时候还可能会出现断油现象。
5、具备良好的可靠性与稳定性。当前，重型运输直升机在使用时间上要明显长于普通的直升机，因此在传动系统方面也要有效延长使用寿命，进一步降低重型运输直升机的生命周期成本。与此同时，一部分关键的零部件对传动系统乃至整个直升机的运行 都起到了十分关键的作用，一旦发生故障将会导致难以预计的严重后果，因此还需要进一步提升传动系统的可靠性 与可维护性，但这也显著提升了传动系统在设计、制造以 及维护等环节的困难程度[3]。
6、具备良好的运行效率 考虑到重型运输直升机旋翼转速和发动机输出转速 之间的差异，传动系统当中需要安装多种齿轮系，这对变速箱的传动效率也将会产生直接的影响。因此为进一步提升运行效率，应在传动系统当中安装传动元件，进而不断提升其应用效率。现阶段，主减速器的传动效率最大已经 可以达到 97％。重型直升机在实际工作的过程中很容易因各种客观原因出现润滑油泄露的问题，因此在进行传动系统设计的过程中应保证其可以在没有润滑油的情况下还可以运行 一段时间。除此以外，还需要提升重型直升机的防撞性，保 证其生存能力可以符合作业的实际需求。
7、减速器采用多路分扭传动。考虑到重型运输直升机传动系统的质量特点与功率 需求，应进一步对传动系统的结构空间和质量限制做出优化，进而最大限度地减少结构尺寸、降低结构质量。为充分满足这一设计需求，在当前的重型运输直升机传动系统当 中普遍采用分扭传动的方式，例如米-26 与 CH-53K 使用的都为斜齿轮或人字齿轮分扭传动；而是 CH-47D、V-22等使用的都是行星齿轮传动。与此同时，传动系统分扭传动的技术需求较为复杂，因此需不断完善均载结构，从而合理实现各路功率流的均匀分配。
综上所述，重型运输直升机在装备运输以及抢险救援等方面均发挥了重要的作用，而传动系统作为其中的重要部件更是对直升机的整体布局产生直接影响。同时传动系统还具有单机配套的特点，受直升机整体布局影响大，随着重型运输直升机采用的构型不同，对应的传动系统也会存在差异。但通过对比分析，仍可找出一些共性的或专有的技术特点，并可从这些技术特点出发，为重型直升机传动系统的研发提供技术储备。通常情况下，重型运输直升机的传动系统具备着单机配套、构建复杂以及研究技术难度大等特点，重型运输直升机的构型发生改变，其对应的传动系统也会出现一定的差异，因此应有效从相应的技术特点出发，为我国重型直升机传动系统的升级奠定基础。
参考文献：
[1] 罗慕成，李波，林雨生.某型直升机飞控系统故障诊断的研究[J].机械研究与应用，2018（2）：17.
[2] 徐英帅，王细洋，孙伟，等.直升机动力传动系统故障诊断方法[J].失效分析与预防，2019（2）：77-81.
[3] 刘婷婷.基于升维处理的直升机传动系统故障诊断方法研究[D].南昌航空大学，2019.