科创中国

行业领域

高端装备制造产业,航空装备产业

需求背景

直升机尾奖通过旋转产生的力形成力矩来抵消主旋翼产生的反扭矩,并通过改变其力的大小来控制直升机的航向,同时尾奖还参与直升机的横向稳定。

而尾奖失效是引发直升机重大飞行事故的主要特情之一，包括机械故障(TRF) 和非机械故障 (LTE) 两大类。其中机械故障原因有两类，一类是传动系统故障，主要是内部机件疲劳磨损或者外部猛烈撞击等导致的尾奖传动轴损坏，使尾桨拉力丧失;另外一类是操纵系统故障，主要是内部摩擦力或外部的撞击导致尾奖操纵线系损坏，尾奖奖距自由变化或者是卡滞在某一奖距位置不能变化，使飞行员失去对尾奖拉力的操纵。

非机械故障导致的飞行事故多于机械故障，由于主旋翼形成的涡环等原因会导致直升机的丧失尾桨效应出现，大多由于操作不当或环境因素导致

需解决的主要技术难题

直升机尾奖通过旋转产生的力形成力矩来抵消主旋翼产生的反扭矩,并通过改变其力的大小来控制直升机的航向,同时尾奖还参与直升机的横向稳定。

而尾奖失效是引发直升机重大飞行事故的主要特情之一，包括机械故障(TRF) 和非机械故障 (LTE) 两大类。其中机械故障原因有两类，一类是传动系统故障，主要是内部机件疲劳磨损或者外部猛烈撞击等导致的尾奖传动轴损坏，使尾桨拉力丧失;另外一类是操纵系统故障，主要是内部摩擦力或外部的撞击导致尾奖操纵线系损坏，尾奖奖距自由变化或者是卡滞在某一奖距位置不能变化，使飞行员失去对尾奖拉力的操纵。

非机械故障导致的飞行事故多于机械故障，由于主旋翼形成的涡环等原因会导致直升机的丧失尾桨效应出现，大多由于操作不当或环境因素导致

期望实现的主要技术目标

压缩气体抵消自旋扭矩方案控制性和安全性相对较好，但需要考虑相关气体和存储机构对直升机的载荷影响，也要防止由于喷气启动导致的飞机平衡系统震荡效应

参考固定翼螺旋桨飞机通过垂尾抵抗轴向翻滚机理，本方案拟采用在尾梁加装自旋抑制风帆的方法抵消直升机自旋力矩，参考方案如下:

1. 在直升机机体到尾梁外部安装风帆

2. 正常情况下风帆折叠

3. 在出现尾奖失效的场景下，飞行员可以选择应急释放风帆

4. 风帆释放后，尾梁下端形成超大风帆，该风帆可抑制直升机的自旋趋势

需求解析

解析单位：“科创中国”航空制造产业科技服务团（中国航空学会） 解析时间：2023-11-23

杨亮

中国航空学会

高级工程师

综合评价

对于单旋翼带尾桨构型的直升机，直升机尾桨主要起到平衡直升机主旋翼转动引起的反扭矩，控制直升机航向的作用。尾桨失效一般指直升机在飞行过程中由于尾桨失效，使飞行员失去对尾桨的控制，导致直升机受主旋翼影响，向一个方向不停的转，无法控制直升机航向。当尾桨失效后，直升机将由于主旋翼的反作用扭矩会使直升机在低速时快速旋转。 尾桨失效一般包括：一类是传动系统故障，主要是内部机件疲劳磨损或者尾部猛烈撞击等导致的尾桨传动轴损坏，是尾桨拉力丧失。一类是操纵系统故障，主要是内部摩擦力或者外部撞击导致的尾桨操纵线系损坏，尾桨桨距自由变换或者是卡滞在某一桨距位置不能变换，是飞行员失去对尾桨拉力的操纵。还有一类是尾桨桨叶自身损坏，造成操纵困难的情况。 尾桨失效处理一般经历三个阶段：瞬态过渡阶段，机动飞行阶段和着陆阶段，飞行员的主要操作包括提升高度，向上提升，进行改出正向飞行，找到安全的降落点，曲线降落在目标场地，在着陆前向自旋方向横滚获得反扭矩。

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