中國直-7直升機
20世紀70年代初,中央開始部署我國重型直升機的研製項目,當時的中央軍委副主席葉劍英元帥指示的目標很明確,要求這種直升機可運載一個排的兵力,這型直升機後來被命名為直-7。直-7采用六片槳葉的旋翼係統,裝兩台792渦軸發動機。設計指標為:最大起飛重量14400千克,有效商載3500千克,最大速度240千米/小時,航程350千米,實用升限5000米。
操縱係統
我們直-7研製人員按當時的編製,被稱為“直-7連”。由於當時正處於文化大革命中,各種條件都比較差,全連大約70多位男同誌,就住在一個很大的房子裏,一個大通鋪,人挨著人,設計室則設在試飛院大禮堂裏。
我主管的是直-7航向操縱係統的設計。航向操縱,用行話說就是腳操縱。蹬左腳,機體向左轉彎,蹬右腳,機體則轉向右方。由於長時間轉向,飛行員會很疲勞,於是,我們就用電動助力機構代替飛行員蹬腳操作。後來,我們選擇了耗電量小、尺寸小、重量輕的DG-25F型電動機構。
無論是固定翼飛機還是直升機,操縱麵所需的操縱力矩均很大,單靠人力是難以實現的,這時就要用到液壓助力器。操縱線從腳蹬出發,通過多個支架、搖臂和拉杆的聯接,最後係接到助力器上,隻要輕輕地推-下操縱杆或蹬一下腳蹬,助力器就會產生1000千克左右的力,靈活地控製整個直升機的飛行。
操縱直升機時,各個拉杆、搖臂都在空間運動著。當然,這種規律性的運動,可以通過計算機精確地計算出來,但結果並不直觀,很難進行整體協調,稍有疏忽,拉杆或搖臂就會碰到機體其他部分,甚至被卡死,這樣造成的後果不堪設想。
於是,設計中的首要技術問題,就是精確測量各個拉杆、搖臂的運動軌跡。在精確測量各個拉杆、搖臂運動軌跡的方法中,當時國外流行的是劃模線圖法,即在常年恒溫的模線室裏仔細畫出每個操縱搖臂及操縱拉杆在各種操縱狀態下的運動位置圖。
這樣的話,各個係統的設計工程師可從該圖上一目了然地看出操縱係統的運動是否會影響其他係統的工作。限於當時的條件,我們在五合板上完成了運動模線圖測繪。由於設計中發生了多起係統不協調現象,最後,我們在鋼板上繪出了各個操縱線係的運動模線,保證了操縱係統的安全設計。
拉杆計算
直升機上麵有許多動部件,如發動機、旋翼、尾槳、自動傾向器等等,這些部件使直升機的振動問題尤為突出。因此,操縱係統中的每根拉杆,其固有振動頻率都要避開這些運動部件轉速的整數倍,以免發生共振。因為一旦發生共振,就會直接影響操縱係統的功能及其操縱效率,為此,直-7操縱係統的數十根拉杆,都進行了其固有頻率的計算。
直升機各操縱係統中的拉杆,是係統中的主要構件,首先需要保證它在工作中具有-定的靜強度,換言之,絕不能在使用中被拉斷。操縱係統的拉杆,其受力狀態不是拉力、就是壓力,力學上把這種情況稱為“二力構件”。在受到壓力時,就可能產生一個現象,即“失穩現象”。
什麼是“失穩現象”,這很好解釋,找一根細細的木棍,將其一端放到地上,另一端置於手掌心,然後慢慢用力壓這根木棍,當加力到一定大小時,木棍就自然而然地彎曲了,這就是“失穩現象”。直-7上較長的拉杆一米有餘,受到的壓力可達幾百千克,如果不計算-下其失穩的載荷,會留下安全隱患。最後,我們將所有拉杆的失穩載荷都計算了一次,以確保安全。
有一次,我到空軍一個飛機修理廠出差,發現車間裏有許多操縱拉杆,經詢問修理廠的主管領導,原來這些拉杆都是在飛機大修時換下來的。我仔細觀察了-下這些拉杆,發現每根拉杆上麵都有非常清晰的裂紋,而且裂紋都集中在拉杆鉚接孔周圍。很顯然,飛機飛行中,這些拉杆受到了較大的交變載荷,所出現的裂紋就是疲勞裂紋,如果檢修不周,這些裂紋造成的後果會具災難性。
這次經曆給了我深深的觸動,回到閻良後,我把設計圖紙反複檢查了一遍,並向領導提出建議,在操縱係統的每根拉杆兩端都進行噴丸處理,也就是通過一套設備,將小鋼珠噴打到拉杆上。這樣做,雖然工藝複雜一些,但可以延緩拉杆的疲勞破壞,延長拉杆的疲勞壽命,確保飛行安全。
動態試驗
1971年夏,中央下達了“718”工程,即我國準備研製洲際彈道導彈,這是一項關係到國威、軍威的重大決策。但是,護航、打撈艦船及直升機均要求由我國自己製造。當時的形勢是“彈等艦、艦等機”,就是說導彈研製進度有保證,就等著艦船,而艦船方麵也沒問題,就等著直升機。