变极减速电力传动直升机

穆骞

变极减速电力传动直升机是一种以变极减速电磁转矩进行传动的，安装主固定机翼和推进螺旋桨的刚性共轴反转双旋翼高速复合式直升机。其最根本、最重要的创新点在于传动装置：即用变极减速装置来代替传统复杂、笨重的齿轮式机械减速器，实现减速与功率传递的功能，尤其适用于高速复合式直升机（单推进桨）和重型直升机（双拉进桨）。

变极减速电力传动的具体实现过程如下：首先并车减速器将涡轮轴发动机20 000多转/分的转速降到2 000多转/分，然后驱动仅有一对磁极转子的电力转换装置产生三相交流电，由其定子直接引出的大直径三相动力电缆交互排列于环形定子中，即转变成了多对磁极线圈。与交流电动机的变极减速原理完全相同，增加定子线圈的磁极对数就可降低旋转磁场的转速，且磁极对数决定着减速比，一般为10对左右，所以，三相交流电在环形定子上又产生一个200多转/分的圆形低速旋转磁场。由依次嵌入环形铁芯的大直径金属导，条首尾并联所构成的格栅式转子，在旋转磁场中感应出电磁转矩，并经由固定铁芯的钛制轮架拖动刚性旋翼低速旋转，从而达到电力传动减速的目的。这时旋翼的转速很低，但力矩却非常大。

驱动刚性共轴反转双旋翼，可将三相交流电的任意两相调换，同步输入到上面另一组多对磁极线圈定子，该定子即产生反向的低速旋转磁场，感应驱动另一套转子/轮架，拖动下刚性旋翼反向等速旋转。

用于高速平飞的变距推进螺旋桨之传动原理与旋翼完全相同，但不需要那么大减速比，因此其定子线圈的磁极对数就很少（2～3对），相应直径尺寸也很小。

相比传统的齿轮式机械减速器，变极减速电力传动具有结构简单、重量轻、无表面接触摩擦、机械应力分散、传动可靠、操纵灵活、响应快、功率调配方便、传动效率高、无振动、无噪声、维护简便等等极其优异的特性。

直升机转入平飞后，由于主固定机翼产生的气动升力承担了大部分机体重量，旋翼负荷被大大卸载了，涡轴发动机的功率即可大幅度地减小，部分用于维持双旋翼以最佳转速旋转。同时，另一部分电功率通过接触器调配给变距推进螺旋桨的多磁极定子线圈，推动直升机水平高速飞行。

变极减速电力传动技术还可以衍生应用于气垫船的垫升风扇和变距推进螺旋桨等，将带领它们进入一个完全崭新的电力传动时代。endprint