浅析直升机地面共振原因及其改出方法

一、什么是地面共振?

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，是针对全铰型直升机的一种潜在的具有破坏性的空气动力学现象。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。

地面共振前

地面共振后

二、相关研究

当直升机在开车后地面工作、 滑行时或悬停着陆过程中受到外界振动后，振动将传递到主旋翼系统，桨叶之间失去了正常的相位关系， 破坏了平衡，桨叶重心偏离旋转中心，旋翼重心的离心激振力激起机身在起落架(或滑橇) 上的振动，当起落架和旋翼的振动频率接近时，就会加剧耦合，使直升机剧烈摇摆， 而系统的阻尼又不足以消耗它们相互激励的能量，就会造成直升机损毁甚至解体。

当直升机在地面工作时(或滑跑时)受到外界振动后， 旋翼桨叶运动偏离平稳位置，如旋翼以后退型摆振运动，这时桨叶重心偏离旋转中心，旋翼重心的离心激振力，激起机身在起落架上的振动;机身振动反馈于旋翼的摆振运动，对旋翼起支持激振的作用，形成一闭环系统，使得旋翼摆振运动越来越大，当旋翼后退型频率与机身在起落架上的某一模型的频率相等或接近时，系统的阻尼又不足以消耗它们相 互激励的能量，这时整个系统的振动就会是不稳定的，振动幅度将越来越大，直到直升机毁 坏才告终，即出现了地面共振。为什么摆振后退型能引起地面共振，摆振前进型就不能引起 地面共振呢?其主要原因是摆振后退型与机身振动形态耦合频率相等或接近时，振动相位关系是相互传输的，而摆振前进型这时的相位关系是耗能的。如果桨叶减振器和起落架缓冲支柱的阻尼足够大，或者旋翼系统产生的离心激振力的频率和全机在起落架上的摆动频率相差足够大，那么上述两个振动系统因外界干扰而激起的振 动就会彼此消弱直至消失，即不会发生地面共振。

桨叶间的相位发生改变破坏了平衡

三、地面共振的改出方法

如果发生地面共振时旋翼的转速较低，正确的方法是关闭油门，总距放到底，必要时关闭发动机。如果发生地面共振时旋翼的转速处于正常飞行范围内，正确的方法是提总距，飞离地面，等旋翼恢复正常相位后再着陆，如果未恢复正常相位就直接落地，将导致刚接地便使本不稳定的主旋翼发生更强烈的振动。如按上述方法着陆时共振仍然存在，选择不同质地的场地着陆，必要时选择悬停自转着陆。