直升机螺旋桨的材料有哪些?

20世纪50年代中期以前，第1代直升机的旋翼桨叶一般是由管式钢梁、木质骨架和蒙布组成的混合式结构。50年代末到60年代初的第 2代直升机旋翼广泛使用以铝合金压制梁为基本结构的金属桨叶。60年代末到70年代初的第 3代直升机旋翼以复合材料(玻璃钢为主)桨叶为标志。第 4代直升机旋翼的桨叶和桨毂将用更先进的复合材料来制造。

首先我们来说说金属材料的桨叶。借知乎一名用户(迷彩虎)的回复举例：在阿富汗战场，苏军的米8直升机经常飞行在战区执行任务，也不可避免的被地面炮火击中，但是许多米8都是带着浑身的伤回来，桨叶上也是各种弹孔。而在另一起损伤中，两架米8空中相撞，桨叶被打弯，但是降落后，随机机械师用粗暴的锤子敲平了桨叶，直升机竟然正常起飞。其实这也正是金属桨叶的优势，受到损坏之后能够得到简单修复直升机还是可以正常运转的。

但是说到缺点，金属桨叶可是要比复合材料桨叶多得多。首先是重量。以前的金属桨叶一般采用铝合金，锂合金等合金金属作为制作材料，虽然这些金属在各种性能方面较为稳定，但是重量却是一个大的问题。相比之下，复合材料的桨叶更是一种趋势。阿帕奇作为世界上最大最重的武装直升机之一，最大起飞重量达到了10,433 千克。但是阿帕奇的一片桨叶只需要两个人就能抬起来，要是换做纯金属桨叶，恐怕得来好几个人。阿帕奇的桨叶由钛合金，不锈钢以及纤维结构组成。这种旋翼结构不仅重量轻，在中弹时安全性更好，纤维结构能避免损伤的裂纹进一步延伸扩散，并且耐腐蚀。

复合材料桨叶的可设计性比较强，便于外部几何形状与内部结构的优化。改变铺层方向可以使不同展向位置具备不同的刚度，以满足动力学特性要求。复合材料的耐腐蚀性好，损伤容限较大，抗疲劳特性好，故而寿命比金属桨叶长。

复合材料做桨叶有几个天然的优势：

1、复合材料的疲劳性能要远高于金属相比金属材料疲劳寿命要高很多;

2、复合材料是各项异性材料，其可设计性很高，可以根据翼型和受力需求，设计复合材料旋翼的承载方式，对结构受力形式进行优化;

3、抗腐蚀性，复合材料不存在腐蚀作用，通过与钛合金紧固件配合使用，也可以解决机械连接问题。

但是复合材料也是存在一定的缺点的。比如螺旋桨被雷电击中，可能会由于电阻较大而爆开，导致事故。

其实，不仅旋翼由碳纤维等复合材料制造，机身的大部分部件也采用了相同的制造工艺。 现代直升机的复合材料用量已经达到50%以上，甚至有些直升机达到了80-90%。

20世纪90年代，复合材料的应用又达到了一个新的阶段，NH-90战术运输直升机复合材料用量达95%，仅动力舱平台、隔板仍采用金属件，其余部分全部采用复合材料制造。虎直升机机体的复合材料占结构重量的80%以上，RAH-66上的复合材料则占总材料重量的51%。因此，随着复合材料技术的不断发展和在直升机上应用的不断深化，下一代武装直升机将有可能成为全复合材料直升机。

直升机螺旋桨原理是什么?

其实通过发动机带动直升机螺旋桨的动力(跟风扇的原理一样)，把直升机托举在空中，同时发动机带动两个螺旋桨，通过调整小螺旋桨的螺距来抵消大螺旋桨在产生不同的转速下带来的反作用力。通过倾斜盘的控制来改变直升机的桨叶角，来实现旋翼变距，以此来控制改变直升机的飞行姿态，在用升力来控制改变飞行的方向，在发动机是保持在一个稳定的转速下，通过控制直升机旋翼的总距来得到不同的升力，因此直升机才能实现垂直起飞和降落。

因为人们对直升机的稳定性、易用性、操控性的要求不同，旋翼的构型也发生不小的变化，目前主要使用的四种旋翼形式有：全铰接式桨叶、半铰接式/半刚性桨叶、无铰式刚性桨叶以及无轴承桨叶。