無軸承旋翼是第四代直升機(jī)的重要標(biāo)志之一,代表了先進(jìn)直升機(jī)旋翼技術(shù)的發(fā)展方向之一。它采用復(fù)合材料柔性梁元件的彈性變形代替復(fù)雜的傳統(tǒng)3個鉸的功能,實現(xiàn)槳葉的揮舞、擺振和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動,具有結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)目少、重量輕、可靠性高等特點(diǎn),尤其具有優(yōu)良的操縱功效和機(jī)動性能。在國際上,無軸承旋翼技術(shù)在1990年代就進(jìn)入了發(fā)展的黃金時期,美國、德國、俄羅斯等國家都成功運(yùn)用了此項技術(shù),并在直升機(jī)上采用了無軸承旋翼結(jié)構(gòu),如EC135、MD900、OH-1、BELL430、RAH66、AH-1Z、ANSAT等。
目前我國直升機(jī)大都是鉸接式旋翼或球柔性旋翼。1990年代中期,中航工業(yè)直升機(jī)所開始了對無軸承旋翼的探索!皣獾闹鄙龣C(jī),只要看到旋翼,就知道是哪家公司的。而我們的直升機(jī)缺乏這樣的特色和辨識度。我們研究無軸承直升機(jī),一方面是提升技術(shù),融會貫通,更重要的是要創(chuàng)建自己的品牌!敝鄙龣C(jī)所旋翼技術(shù)專家胡和平說。
“三步”形成研制能力
2013年4月,直升機(jī)所項目團(tuán)隊順利通過全尺寸無軸承旋翼原型樣機(jī)的詳細(xì)設(shè)計評審,標(biāo)志著無軸承旋翼技術(shù)的成功應(yīng)用進(jìn)入了最后的攻堅階段。目前,項目團(tuán)隊正在進(jìn)行全面的飛行試驗驗證,為后續(xù)型號應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
胡和平已與無軸承旋翼相伴近20年,回憶過往的研制究經(jīng)歷,他的感覺是舉步維艱。從技術(shù)基礎(chǔ)研究、立項論證,到地面部件和裝機(jī)試驗驗證、飛行試驗,其難度不亞于一個型號研制。無軸承旋翼技術(shù)含量高,在結(jié)構(gòu)大大簡化的同時,卻使得支撐旋翼設(shè)計的氣動和動力學(xué)分析變得異常復(fù)雜。鑒于研制經(jīng)費(fèi)和技術(shù)難度,直升機(jī)所采取“總體規(guī)劃、分步實施”的研究思路,分三步走形成無軸承旋翼研制的工程能力。
新旋翼在立項研究之初,項目負(fù)責(zé)人就指出,不但要追趕上國際先進(jìn)旋翼技術(shù),更要立足于具體型號的未來發(fā)展需求,以預(yù)研技術(shù)與型號應(yīng)用無縫銜接為目標(biāo),最終實現(xiàn)無軸承旋翼技術(shù)在直升機(jī)型號上的成功應(yīng)用。
“剛開始時,也就是‘十五’期間,我們從無承軸尾漿入手開始研究,正好當(dāng)時有對外合作項目,可以讓前沿性的研究與具體的型號結(jié)合起來,一干就是七八年!焙推交貞浾f,那個階段主要是對無軸承尾槳技術(shù)和無軸承模型旋翼進(jìn)行理論研究,但與無軸承旋翼技術(shù)的真正掌握以至在直升機(jī)型號上的成功應(yīng)用仍然有較大差距,在理論計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝制造、試驗技術(shù)上還存在許多未知的難題,每一項都是異常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
“十一五”期間,項目團(tuán)隊重點(diǎn)開展了無軸承旋翼技術(shù)基礎(chǔ)層面的研究,以及一些典型件的試驗和驗證。“十二五”期間,項目團(tuán)隊在系統(tǒng)級層次上進(jìn)行無軸承旋翼技術(shù)的地面部件和裝機(jī)試驗驗證,探索以現(xiàn)有機(jī)型為平臺展開,業(yè)已形成正式的無軸承旋翼原型樣機(jī)三維電子數(shù)字樣機(jī),進(jìn)入了旋翼原型樣機(jī)的試制與試驗階段。
在全尺寸無軸承旋翼研制總體方案論證期間,項目團(tuán)隊充分考慮驗證平臺直11的未來發(fā)展,瞄準(zhǔn)直11高原型機(jī)的需求制定研制方案,通過此項目研究,探索一條預(yù)先研究與型號研制平滑過渡的技術(shù)路線,保證了項目的順利進(jìn)展。
年輕活躍的預(yù)研團(tuán)隊
以直升機(jī)所旋翼系統(tǒng)研究室尾漿和旋翼動力學(xué)組為主力,承擔(dān)了無軸承旋翼研究任務(wù),“那時我是組長,這個團(tuán)隊匯聚了很多有思想、有個性的年輕人。本來就是創(chuàng)新性的工作,大家時常也會有海闊天空的想法,那種探討問題的氛圍非常濃郁!焙推秸f。
研究所型號任務(wù)非常繁重,從事無軸承旋翼前沿課題研究的人員經(jīng)常接手其他型號科研工作,胡和平戲稱為“游擊隊打運(yùn)動戰(zhàn)”,為此也想了很多辦法!皩τ趶氖聼o軸承旋翼研制的設(shè)計員,首先安排上崗培訓(xùn),詳細(xì)說明項目的研制背景、歷程、困難和存在的技術(shù)問題!焙推秸f,不論是強(qiáng)度還是結(jié)構(gòu)設(shè)計,每個階段的工作完成后,大家會在一起研討工作思路,每個年輕人介紹經(jīng)驗和想法,并邀請專家進(jìn)行點(diǎn)評,對工作中出現(xiàn)的問題提出幾種解決方案,由年輕人分別設(shè)計和實施,從中分析比較,提升能力。
這是研制團(tuán)隊的發(fā)展思路。根據(jù)實際情況廣泛吸納年輕人,發(fā)揮他們思想活躍、創(chuàng)新意識濃厚、學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的優(yōu)勢,又針對其經(jīng)驗不足的共性,安排專業(yè)組長指導(dǎo)、技術(shù)專家把關(guān)。
設(shè)計員熊紹海和陳伏船剛?cè)胨烷_始參與無軸承旋翼的研制,在柔性梁構(gòu)型的選擇和布置中,胡和平指導(dǎo)他們搜集資料并分析解讀,為無軸承旋翼的研制提供了很多有益經(jīng)驗。這幾年,“技術(shù)創(chuàng)新沙龍”也是研制團(tuán)隊探討交流的有效平臺,年輕人在一起碰撞創(chuàng)新火花,先后自主完成了無軸承旋翼氣動、動力學(xué)分析的理論研究、無軸承旋翼的詳細(xì)設(shè)計、旋翼試制以及多項無軸承旋翼的重要試驗。
“再苦再難我們都要堅持,因為我們想要有自己的東西,有自己響當(dāng)當(dāng)?shù)钠放!焙推綄ξ磥沓錆M自信。