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最新直升機地面共振原因方法及原理
直升機的動(dòng)力裝置大體上分為兩類(lèi),即航空活塞式發(fā)動(dòng)機和航空渦輪軸發(fā)動(dòng)機。下面是小編為大家分享最新直升機地面共振原因方法及原理,歡迎大家閱讀瀏覽。
1.直升機發(fā)動(dòng)機原理--簡(jiǎn)介
直升機的動(dòng)力裝置大體上分為兩類(lèi),即航空活塞式發(fā)動(dòng)機和航空渦輪軸發(fā)動(dòng)機。 在直升機發(fā)展初期,均采用技術(shù)上比較成熟的航空活塞式發(fā)動(dòng)機作為直升機的動(dòng)力裝置。但由于其振動(dòng)大,功率質(zhì)量比和功率體積比小、控制復雜等許多問(wèn)題,人們就利用已經(jīng)發(fā)展起來(lái)的渦輪噴氣技術(shù)尋求性能優(yōu)良的直升機動(dòng)力裝置,從而研制成功直升機用渦輪鈾發(fā)動(dòng)機。實(shí)踐證明,渦輪軸發(fā)動(dòng)機較活塞式發(fā)動(dòng)機更能適合直升機的飛行特點(diǎn)。
2.直升機發(fā)動(dòng)機原理--分類(lèi)
渦軸發(fā)動(dòng)機據其動(dòng)力渦輪的形式不同,可分為固定渦輪軸發(fā)動(dòng)機和自由渦輪軸發(fā)動(dòng)機兩種。前者的動(dòng)力渦輪和燃氣發(fā)生器轉于,共同固定在同一根軸上;后者的動(dòng)力渦輪和燃氣發(fā)生器轉子,分別固定在兩根軸上,動(dòng)力渦軸與燃氣發(fā)生器轉于彼此無(wú)機械聯(lián)系,動(dòng)力渦軸呈“自由”狀態(tài)。自由渦輪軸發(fā)動(dòng)機,又可分為后出軸和前出軸兩種。
3.直升機發(fā)動(dòng)機原理
在構造上,渦輪軸發(fā)動(dòng)機也有進(jìn)氣道、壓氣機、燃燒室和尾噴管等燃氣發(fā)生器基本構造,但它一般都裝有自由渦輪,如圖所示,前面的是兩級普通渦輪,它帶動(dòng)壓氣機,維持發(fā)動(dòng)機工作,后面的二級是自由渦輪,燃氣在其中作功,通過(guò)傳動(dòng)軸專(zhuān)門(mén)用來(lái)帶動(dòng)直升機的旋翼旋轉,使它升空飛行。此外,從渦輪流出來(lái)的燃氣,經(jīng)過(guò)尾噴管?chē)姵,可產(chǎn)生一定的推力,由于噴速不大,這種推力很小,如折合為功率,大約僅占總功率的十分之一左右。有時(shí)噴速過(guò)小,甚至不產(chǎn)生什么推力。 為了合理地安排直升機的結構,渦輪軸發(fā)動(dòng)機的噴口,可以向上,向下或向兩側,不象渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機那樣非向后不可。這有利于直升機設計時(shí)的總體安排。
直升機地面共振原因及其改出方法:
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(tài)時(shí)發(fā)生的旋翼——機體耦合自激振動(dòng),是針對全鉸型直升機的一種潛在的具有破壞性的空氣動(dòng)力學(xué)現象。這種振動(dòng)一旦發(fā)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(fā)展的技術(shù)難關(guān)。
二、相關(guān)研究
當直升機在開(kāi)車(chē)后地面工作、 滑行時(shí)或懸停著(zhù)陸過(guò)程中受到外界振動(dòng)后,振動(dòng)將傳遞到主旋翼系統,槳葉之間失去了正常的相位關(guān)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(dòng),當起落架和旋翼的振動(dòng)頻率接近時(shí),就會(huì )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(huì )造成直升機損毀甚至解體。
當直升機在地面工作時(shí)(或滑跑時(shí))受到外界振動(dòng)后, 旋翼槳葉運動(dòng)偏離平穩位置,如旋翼以后退型擺振運動(dòng),這時(shí)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(dòng);機身振動(dòng)反饋于旋翼的擺振運動(dòng),對旋翼起支持激振的作用,形成一閉環(huán)系統,使得旋翼擺振運動(dòng)越來(lái)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(shí),系統的阻尼又不足以消耗它們相 互激勵的能量,這時(shí)整個(gè)系統的振動(dòng)就會(huì )是不穩定的,振動(dòng)幅度將越來(lái)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(jìn)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(dòng)形態(tài)耦合頻率相等或接近時(shí),振動(dòng)相位關(guān)系是相互傳輸的,而擺振前進(jìn)型這時(shí)的相位關(guān)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(chǎn)生的離心激振力的頻率和全機在起落架上的擺動(dòng)頻率相差足夠大,那么上述兩個(gè)振動(dòng)系統因外界干擾而激起的振 動(dòng)就會(huì )彼此消弱直至消失,即不會(huì )發(fā)生地面共振。
槳葉間的相位發(fā)生改變破壞了平衡
三、地面共振的改出方法
如果發(fā)生地面共振時(shí)旋翼的轉速較低,正確的方法是關(guān)閉油門(mén),總距放到底,必要時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機。如果發(fā)生地面共振時(shí)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(zhù)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(fā)生更強烈的振動(dòng)。如按上述方法著(zhù)陸時(shí)共振仍然存在,選擇不同質(zhì)地的場(chǎng)地著(zhù)陸,必要時(shí)選擇懸停自轉著(zhù)陸。
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