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    淺析直升機地面共振原因及其改出方法

    來源: 作者: 更新于:2018-8-7 閱讀:

    一、什么是地面共振?

    直升機地面共振就是直升機在地面工作狀態時發生的旋翼——機體耦合自激振動,是針對全鉸型直升機的一種潛在的具有破壞性的空氣動力學現象。這種振動一旦發生,振幅在幾秒鐘內便可達到十分劇烈的程度,常常造成槳葉折斷、輪胎破裂、機身翻倒,甚至人身傷亡等嚴重事故。直升機地面共振曾一度成為阻礙直升機發展的技術難關。

    地面共振前

    二、相關研究

    當直升機在開車后地面工作、滑行時或懸停著陸過程中受到外界振動后,振動將傳遞到主旋翼系統,槳葉之間失去了正常的相位關系,破壞了平衡,槳葉重心偏離旋轉中心,旋翼重心的離心激振力激起機身在起落架(或滑橇)上的振動,當起落架和旋翼的振動頻率接近時,就會加劇耦合,使直升機劇烈搖擺,而系統的阻尼又不足以消耗它們相互激勵的能量,就會造成直升機損毀甚至解體。

    當直升機在地面工作時(或滑跑時)受到外界振動后,旋翼槳葉運動偏離平穩位置,如旋翼以后退型擺振運動,這時槳葉重心偏離旋轉中心,旋翼重心的離心激振力,激起機身在起落架上的振動;機身振動反饋于旋翼的擺振運動,對旋翼起支持激振的作用,形成一閉環系統,使得旋翼擺振運動越來越大,當旋翼后退型頻率與機身在起落架上的某一模型的頻率相等或接近時,系統的阻尼又不足以消耗它們相互激勵的能量,這時整個系統的振動就會是不穩定的,振動幅度將越來越大,直到直升機毀壞才告終,即出現了地面共振。為什么擺振后退型能引起地面共振,擺振前進型就不能引起地面共振呢?其主要原因是擺振后退型與機身振動形態耦合頻率相等或接近時,振動相位關系是相互傳輸的,而擺振前進型這時的相位關系是耗能的。如果槳葉減振器和起落架緩沖支柱的阻尼足夠大,或者旋翼系統產生的離心激振力的頻率和全機在起落架上的擺動頻率相差足夠大,那么上述兩個振動系統因外界干擾而激起的振動就會彼此消弱直至消失,即不會發生地面共振。

    三、地面共振的改出方法

    如果發生地面共振時旋翼的轉速較低,正確的方法是關閉油門,總距放到底,必要時關閉發動機。如果發生地面共振時旋翼的轉速處于正常飛行范圍內,正確的方法是提總距,飛離地面,等旋翼恢復正常相位后再著陸,如果未恢復正常相位就直接落地,將導致剛接地便使本不穩定的主旋翼發生更強烈的振動。如按上述方法著陸時共振仍然存在,選擇不同質地的場地著陸,必要時選擇懸停自轉著陸。

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