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直升机地面共振的原理篇一
地面共振是指直升机在地面试车、滑行、垂直起降和滑跑起降中，受一定的初始干扰后突然发生左右摇摆现象，振幅迅速增大，直至损坏机体的一种强烈振动现象。下面是小编为大家分享直升机地面共振有效处置方法，欢迎大家阅读浏览。
地面共振是指直升机在地面试车、滑行、垂直起降和滑跑起降中，受一定的初始干扰后突然发生左右摇摆现象，振幅迅速增大，直至损坏机体的一种强烈振动现象。在驾驶舱内，飞行员受抖动影响，会出现看不清仪表指示、操作难度加大、产生眩晕、反应不够及时等现象。
直升机具有足够的结构强度是保证直升机可靠安全飞行极为重要的条件。振动的过程也是载荷作用的过程，所以当振动的强度达到一定值时，在很短的时间内就会引起机体结构变形，材料破坏。
直升机的“地面共振”是低频率大振幅的振动。对飞行人员的影响是操纵不够稳定，判断不够及时。颤动严重时，振幅增大，驾驶杆晃动大，导致操纵困难。座椅随机身振动严重，易引起飞行员视线模糊、头晕目眩、反应迟钝等。如不及时处理，一般在不到十秒钟的时间内，就可以打坏桨毂，折断尾梁、斜梁，甚至机体翻倒、旋翼打地、造成机毁人亡的严重事故。
地面共振有多种原因可引起，但从其根源来说分为非操作原因和操作原因。
旋翼运转着的直升机，在地面受到非操作原因外界干扰后，引起桨叶在旋转面内振动，这时旋翼在旋转平面内出现不平衡的惯性力，从而激起直升机在起落架上的水平振动，这个激振频率决定于桨叶本身摆振的固定振频和旋翼的转速，当它接近直升机在起落架上水平振动的固有振频时，会使直升机振动起来。在机体振动时，又反过来产生使桨叶在旋转面振动的力，即对旋翼的摆振进行激振。
机体振动和桨叶振动的这种关系，在一定的旋翼转速下，固有振频便会相互激振，不断加剧，如此恶性循环，以致很快损坏。在实际飞行中，主要有以下几种原因：
一是跑道不平，滑行速度过大。起落架承受压力不均匀，桨叶挥舞不规律，滑行速度增大，压力变化频繁，挥舞调节系数改变，振动频率产生耦合，机体产生振动。
二是两个主起落架缓冲支柱或轮胎压力不相等。由于维护原因或其他原因，造成起落装置两侧缓冲压力不均等，在地面滑行时，桨叶挥舞受到干扰，产生不均匀的侧向力距，从而引起地面共振。
三是旋翼脱锥，液压减摆力矩不一致。当旋翼调整片变形、蒙皮撕裂或严重脱胶、拉杆脱落或松动产生旋翼脱锥时，液压减摆力矩变化，直升机状态不稳定，出现周期性、筛罗式的往复摇摆，产生振动。
四是受到气象条件的影响。当在地面滑行中，出现低空风切变或较大的阵侧风时，直升机受到的气流扰动产生急剧变化，操纵力矩发生不规则改变，旋翼旋转面产生不规律的倾斜，会引起地面共振。
直升机在地面运转状态中因飞行员操作失误也会引起桨叶在旋转面内振动。主要有以下几种原因：
一是地面试车产生共振。在地面试车中，当飞行员加满油门环检查自动驾驶仪高度通道时，总距产生跳跃、卡滞现象，造成机轮非正常离地，飞行员不及时稳杆稳舵，控制好总距，甚至晃动驾驶杆，造成旋翼旋转力矩产生变化，耦合系数增大，产生地面共振。
二是地面滑行(滑跑)产生共振。在滑行过程中粗猛蹬舵或侧向改变驾驶杆位置，桨叶都可能由于离心力偏移产生移位，机体可能以这种转动频率带起落架一起摆振。一旦这种情况发生，重心的旋转运动和摆振如果同步，重心就不是向内旋转，而是剧烈的向外运动，在桨毂处产生转动的力矩，几乎瞬间，就可使直升机振裂。
三是垂直着陆产生共振。垂直着陆时，飞行员下放总距过快或突然性蹬舵，造成着陆过重或突然失去状态控制，都会造成旋翼在旋转平面内出现不平衡的惯性力，从而激起直升机在起落架上的水平振动。
由上面的分析可以得出地面共振产生的条件有以下几点：
一是地面共振不稳定性发生在旋翼频率与机体固有频率重合或接近重合时。
二是不稳定源是旋翼摆振与机体正向回转运动之间的相互激励，而能量来源则是旋翼的旋转功能，而旋翼的旋转功能来自发动机发出的能量。
三是桨叶摆振固有频率越低，桨叶总质量与直升机质量之比越大，则地面共振不稳定性就越大。
四是只有同时存在摆振阻尼及机体(起落架)阻尼才可能消除地面共振不稳定区。
五是有足够的外界干扰。
直升机在起落架接地的情况下运转时，应当有发生和处置地面共振的思想准备，这是及时判断和正确处置的前提。
如果确认地面共振已经发生，应立即把总距杆放到底，减小旋翼转速，并蹬舵保持好方向。迅速大幅度地改变旋翼转速，使惯性离心激振力的.频率远离发生共振的频率，消除产生共振的内因。
采取上述措施后，如果振动仍没有明显降低，应立即关闭发动机，切断共振的能源，并及时使用旋翼刹车，使旋翼转速迅速减小到共振转速之外。
在滑行(滑跑)中如发生地面共振，应迅速将总距杆放到底，左转油门环刹车减速，同时用驾驶杆修正直升机的倾斜，禁止蹬舵修正倾斜，迅速大幅度地改变旋翼转速，使惯性离心激振力的频率远离发生共振的频率，消除产生共振的内因。
如在着陆刚接地或起飞离地瞬间时，根据机场标高、温度、湿度、载重等确定有可能迅速使直升机离地，可立即上提总距杆，使直升机迅速离地，“地面共振”也就不存在了。
发生“地面共振”后，直升机某些部分因强烈振动可能被破坏，因此，应对旋翼的桨叶、桨毂的限动块和各关节、尾梁、起落架缓冲器等部件进行检查，同时，还要检查个附件、设备的固定是否松动，以保证下次飞行的安全。
为防止直升机在使用中出现地面共振的措施，一种做法是调整旋翼摆振固有频率及机体固有频率，使频率重合点及相应的不稳定区移出范围之外;另一种做法是保证所需的摆振阻尼及机体(起落架)阻尼以消除不稳定性。三是飞行员操纵动作柔和。实际上往往需要同时采用这三种措施。
防止地面共振所需的阻尼，主要由旋翼减摆振器提供。因此，旋翼减摆器和起落架减震器虽其主要作用是减小前飞时旋翼的摆振和着陆时机体的受力，但也要适当地兼顾防止地面共振的需要。
1.旋翼减摆器。旋翼减摆器工作时提供阻尼，以减弱旋翼桨叶的摆振，自然有利于防止地面共振。很多现代直升机采用了粘性减摆器，由于其弹性刚度作用，额定转速时摆振基阶频率提高了，因而旋翼摆振固有频率也提高了，也增大了摆振阻尼。
2.起落架减震器
减震器工作时提供阻尼，以衰减直升机的起伏振动，当然也有利于防止地面共振。为此必须注意：一是减震器的初压要小;二是减震器压缩初期的阻尼要适当大些，只在减震器小压缩的情况下起作用，用以防止地面共振;三是采用刚度较大的轮胎，使减震器及早参与工作，这对防止地面共振有利。
一是调整机体固有频率。通过良好的设计，调整起落架则度，保证合适的机体固有频率，使机体固有频率与旋翼固有频率错开。
二是保证机轮滚动时间的侧向刚度。机体横向振动时，其固有频率取决于减震器和起落架的侧向刚度。为了防止滑跑时发生地面共振，对直升机的地面最大滑跑速度应有限制。
三是防止轮胎时而离地使刚度降低。直升机起降时，在机轮离地前或接地后瞬间，旋翼拉力t与机身重力g处于这样状态：t稍小于g，但又接近g。此时，轮胎在地面，时而发生离地情况。在此情况下，直升机的横向振动，变成带“间隙”的振动。在间隙出现时，离地轮胎的刚度为零。在间隙消失时，轮胎刚度又恢复。其结果，使直升机横向、纵向固有振频降低，不稳定区边界下降，二阶振动的转速稳定裕量减小。当振幅足够大时，不稳定区下界会落入工作转速范围内，如遇外力干扰，就会发生地面共振。因此，为了防止滑跑时发生地面共振，对直升机的离地时的操纵有严格的规定。
在飞行的各个课目中，操作人员都要做到，操纵动作柔和防止粗猛动作，在地面试车的时候不要频繁的操作驾驶杆，滑行滑跑中不要粗猛的使用舵，在跑道不平时，应断开自动驾驶仪。在着陆的过程中不要过于频繁的使用总距杆，下降率不要过大，防止粗暴着陆。
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