單旋翼帶尾槳是直升機的經典構型，綜合來說，至今沒有其它構型能超越其在直升機界的地位。但是人們依然在孜孜不倦的研究，很大一部分原因就想解決“帶尾槳”的問題。今天我們就把視線聚焦尾傳動軸，從這個角度看看“帶尾槳”為什么讓直升機設計者如此頭疼，想盡各種辦法將其替換或取消，在直升機的使用過程中，尾軸如何“添亂”，通過實際案例，引起讀者特別是一線維護人員對這一部分的重視。

　　一、引言

　　單旋翼直升機，因為旋翼對機身有反扭矩，所以必須采取抵消措施，所以“帶尾槳”就成了單旋翼直升機甩不掉的“包袱”。

　　這一部分包括長長的尾梁，以便將尾槳安置在旋翼槳盤之外，確保用Z小功率損耗平衡反扭矩并實現航向操縱。

　　尾槳旋轉需要驅動力，必須要有傳動軸；

　　駕駛員需要操縱尾槳，還需要操縱傳動機構；

　　如果操縱力過大，還需要液壓系統和助力機構。

　　所以“帶尾槳”帶來的不僅僅是尾槳，還有尾梁、尾傳動軸、尾槳操縱和助力機構。

　　尾梁對于人們的印象就是靜止在那里，好像不會出什么問題，也不需要過多的關注，但是在直升機運行過程中，尾梁并不是靜止不動的，它更像“單懸臂梁”。

　　單懸臂梁的一端為不產生軸向、垂直位移和轉動的固定支座，另一端為自由端（可以產生平行于軸向和垂直于軸向的力）。

　　二、尾軸為什么容易“添亂”

　　尾槳傳動軸（尾軸）主要實現功率從主減或發動機到尾槳的傳送。

　　1、傳動軸較長且剛度低，并且固定在剛度較小的尾梁上，當尾梁在載荷的作用下產生彎曲變形時，就要強迫支撐在其上的尾傳動軸一起彎曲；

　　2、尾傳動軸一般不在尾梁的中性層上，尾梁的彎曲變形還會引起尾傳動軸拉長或縮短。這就是說，當尾梁彎曲變形時，會使尾傳動軸受到附加的彎矩和軸向力；

　　3、由于結構材料不同，環境溫度的變化也會在尾傳動軸中產生附加的軸向力；部分機型尾傳動軸位于發動機尾噴管下方，發動機排出的高溫氣體在旋翼下洗流作用下直接吹向尾軸，導致尾軸長期在高溫下工作。

　　4、尾軸輸出端、尾減速器和各軸承座之間的不同心度及尾梁與傳動軸制造時的長度誤差，都會加劇尾軸承受的附加載荷。

　　雖然尾軸中有能實現角度補償的聯軸節長度補償的花鍵，但是所受的附加載荷不可能完全消除。同時尾軸大部分部附件在直升機運轉過程中處于高速旋轉狀態，上述附加載荷轉化為與旋轉頻率相關的交變載荷。

　　由上述分析可知尾軸的部附件容易出現由交變載荷引起的各類故障，例如疲勞老化、磨損甚至斷裂等。外場維護中，直升機尾槳傳動系統多次發生花鍵磨損、卡箍斷裂，軸承內環與減震環錯位等故障現象，這些故障或發生突然或不易察覺，但都時刻威脅著飛行安全。

　　二、尾軸及其部附件故障

　　尾軸在直升機安全飛行中起著至關重要的作用，但是由于其承受的附加載荷較多，在實際工作中容易出現故障。

　　故障一：圖3所示某直九系列直升機在機械日工作中發現尾傳動軸軸承半卡箍斷裂。此部件位于發動機后部滅火瓶艙中，外部有滅火瓶艙整流罩。圖4給出了該部件的安裝位置。通過對故障部位的觀察可以發現，斷痕為一次性發生，進一步檢查發現本機卡箍內兩個半圓形襯墊安裝位置不符合《維護手冊》規定（維護手冊規定兩個半圓形襯墊上端距離不超過50mm），通過軸承橡膠襯套的壓痕判斷已經超過規定范圍，兩個內部墊片安裝位置偏下，導致半圓形卡箍底部應力集中，長時間承受傳動軸的振動及交變載荷，導致卡箍斷裂。另外經檢查發現軸承支座出現明顯磨損痕跡，如圖5所示，軸承支架為金屬材質，與之直接接觸的部件為橡膠襯套，如果軸承支架出現明顯磨損，則橡膠襯套的損傷更為嚴重。進一步說明此處的交變載荷較大。

　　故障二：圖6為尾軸撓性聯軸節實物圖，它由數片不銹鋼片疊合而成。傳動軸的輸入和輸出軸法蘭盤分別用三個等距分布的螺栓與不銹鋼疊片彈性組件連接，并且使輸入軸與輸出軸法蘭盤的連接點錯開，螺栓連接處用特殊形式的墊片和襯套，使彈性組件在螺栓連接處的撓曲不產生應力集中。這種聯軸節借助于元件的彈性變形實現角度補償，適用于角位移補償較小的傳動系統。因為其重量輕，結構簡單且維護方便，在輕型和中型直升機的傳動系統中應用非常廣泛。圖7所示某架直升機尾傳動軸前段與中段之間撓性聯軸節出現疊片斷裂。

　　故障三：軸承環形箍帶斷裂。此類故障在直九系列直升機中發生了多次，且斷裂的部位均為箍帶端部鉚釘處，如圖8所示。裂紋（如圖9所示）Z先發生在箍帶的內側，從外側難以察覺。通過查閱其中四架直升機的履歷本發現兩架直升機卡箍的斷裂發生在更換尾減后的100余小時；一架故障發生在更換主減后50余小時。圖10給出了斷裂處的細節圖，圖11為正常安裝的軸承環形箍帶。

　　故障四：尾軸軸承內環與緊靠軸承的橡膠彈性減震環之間出現相對運動；軸承外環與軸承減振器之間出現相對運動。正常工作時軸承內環緊緊的貼在橡膠減震環上，跟隨尾軸一起轉動，軸承外環和軸承減振器一起固定在軸承支架上。

　　建議：做如下標記線：橡膠外圈與外部固定環，橡膠外圈與軸承外圈，軸承內圈與內圈橡膠襯套及軸，每次檢查檢查標記線是否錯位。

　　若發現軸承與減振環之間有相對運動，應及時檢查尾軸振動值。

　　故障五：尾傳動軸支架裂紋

　　尾傳動軸軸承支座是軸承和機身連接的關鍵部位，軸承的交變載荷直接傳遞給支座。

　　三、導致尾傳動軸及相關部附件故障主要原因：

　　1、傳動軸同軸度不好，軸承及支架長期承受較大的交變載荷，使類似的問題反復發生。

　　2、尾傳動軸振動值較大，不好的尾軸同軸度是導致振動的原因之一，另外部附件特別是旋轉部附件長期使用，由于磨損、變形等原因都會加劇尾軸的振動。

　　3、部件老化，強度或韌性不能滿足要求。

　　4、部分機型軸承處于發動機尾氣的直吹范圍，軸承外橡膠套在溫度的作用下變軟，失去減震功能，甚至轉動與外部整流罩摩擦，這樣在發動機工作時，振動值和相位會時常變化，導致部附件故障。

H125直升機尾槳振動檢查
（來源：航空維修）