直升机地面共振
释义直升机地面共振就是直升机在地面工作状态时发生的旋翼——机体耦合自激振动,在直升机研制设计中必须设法避免它。地面运转的直升机收到外界初始扰动(如粗暴着陆、滑跑颠簸、操作过猛等)后,组成旋翼振动系统的各片桨叶绕垂直较不均匀地摆动起来,从而产生回转的不平衡离心力,它激起支持在后起落架上的机体结构系统振动;作为机体上一点的旋翼桨毂中心,在随着机体一起振动时,又以基础震动的方式,反过来对旋翼在旋转平面内激振,加强或削弱各桨叶原有的绕垂直铰的摆振运动。如果旋翼系统产生的离心激振力的频率和机体在起落架上振动的某个固有频率相同或接近,而对应该固有频率的固有振型又能使桨毂中心在旋转平面内发生振动;同时桨叶减摆器的阻尼和起落架缓冲支柱的阻尼在振动一周中消耗的功比上述激振力对系统做的功小,则桨叶的摆振运动和机体后起落架上的振动就会互相加剧,恶性循环数秒钟内就可使振幅增大到毁坏直升机的程度。因此,在直升机设计中,必须合理选择起落架和桨叶减摆器的参数,使用维护时保持各参数的正常值,以避免发生地面共振现象。

简介直升机在地面运行时因桨叶摆振与机体振动之间的耦合而产生的自激振动。虽然称为地面共振,实际上这种振动并非是起因于外加交变力的强迫振动,而是自激振动。扩大振动的能量来自驱动旋翼的发动机。这种振动一旦发生,振幅在几秒钟内便可达到十分剧烈的程度,常常造成桨叶折断、轮胎破裂、机身翻倒,甚至人身伤亡等严重事故。直升机地面共振曾一度成为阻碍直升机发展的技术难关。铰接式直升机在地面运行时(包括地面试车、滑行、起飞、着陆等),由于初始扰动的作用,各片桨叶产生绕垂直铰相位不同的前后摆振(图中ζ1、ζ2、ζ3 为三片桨叶分别绕摆动轴线a、b、C的摆振角,它们达到最大幅值的时刻彼此不同),使得旋翼总重心O1偏离旋转中心O,产生不平衡的离心力,激起机体在起落架上的振动。机体是桨叶的支座,因而机体振动又会以支座运动激振的方式反过来激起各片桨叶绕垂直铰的附加摆振。当旋翼达到某一转速,在一定条件下这两种通过惯性力耦合的振动会彼此激励,振幅不断增大,使直升机处于动不稳定状态,这就是直升机所特有的地面共振。直升机地面共振在桨叶一定转速范围内发生,这个范围称为直升机地面共振转速不稳定区。避免地面共振的主要途径是适当选择起落架的刚度、阻尼,并在各桨叶上配置适量阻尼的减摆器。