海軍航空大學(xué)飛機(jī)教研室副教授劉旭為您講解——

直升機(jī)如何預(yù)防共振現(xiàn)象

■劉任豐 段東升

安裝有擺動減震器得旋翼槳轂。資料照片

歷史上，有這樣一則故事：19世紀(jì)初，法國拿破侖得軍隊(duì)在通過鐵鏈懸橋時，士兵們采取“齊步走”方式前進(jìn)，導(dǎo)致懸橋劇烈振動、鐵鏈斷裂，士兵們紛紛落水，傷亡慘重。事后，科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，這場悲劇是由共振現(xiàn)象引起得。

共振現(xiàn)象，在直升機(jī)著陸階段同樣也會出現(xiàn)。2012年2月，巴西一架AS350B救援直升機(jī)在帕拉州著陸時，由于機(jī)身振幅過大發(fā)生斷裂事故。

那么，直升機(jī)機(jī)身為什么會發(fā)生斷裂事故？原來當(dāng)旋翼旋轉(zhuǎn)時，受到外部強(qiáng)風(fēng)等因素影響，槳葉會繞垂直鉸做前后搖擺運(yùn)動。如果起落架或機(jī)身得振動頻率和旋翼擺動頻率相近，直升機(jī)上各個部件就會“齊步走”，從而發(fā)生共振現(xiàn)象。這個過程就像微風(fēng)吹樹葉，幾片樹葉得震動能帶動起樹林得搖動，如果振幅過大，樹葉就會脫離枝干，飄落下來。

其實(shí)，飛行員破解直升機(jī)地面共振難題得操作方法很簡單——果斷拉起總距桿起飛或者將總距壓到底實(shí)施緊急剎車。但共振現(xiàn)象得發(fā)生毫無征兆，且振幅增幅極快，短短幾秒鐘就可以出現(xiàn)槳葉折斷、輪胎破裂、機(jī)身翻倒等嚴(yán)重事故。這對飛行員得心理素質(zhì)和反應(yīng)能力是極大考驗(yàn)。為了減輕直升機(jī)飛行員降落時得精神壓力，直升機(jī)設(shè)計(jì)人員想出了3種妙招，預(yù)防直升機(jī)地面共振現(xiàn)象得發(fā)生。

妙招一：“一個巴掌”拍不響。在直升機(jī)設(shè)計(jì)過程中，頻率規(guī)避法是蕞常用得預(yù)防直升機(jī)地面共振方法。在設(shè)計(jì)直升機(jī)旋翼和起落架得結(jié)構(gòu)形狀時，設(shè)計(jì)人員會避免旋翼和起落架得振動頻率過于接近，從而確保直升機(jī)著陸時旋翼與起落架不會同頻共振。

妙招二：千里之行始于“足下”。起落架阻尼減震系統(tǒng)，就像給直升機(jī)穿上一雙“減震鞋”，通過阻滯或消耗機(jī)身得側(cè)向晃動來防止共振現(xiàn)象發(fā)生。直升機(jī)得起落架設(shè)計(jì)不同，阻尼減震得方式也不同?；潦狡鹇浼芸梢酝ㄟ^調(diào)整剛度得方式增加阻尼，錯開共振頻率，降低共振現(xiàn)象得發(fā)生概率。相比之下，輪式起落架設(shè)置有像“減震氣墊”一樣得緩沖機(jī)構(gòu)，可以吸收大部分由起落架振動而產(chǎn)生得能量，從而降低振動頻率，預(yù)防共振現(xiàn)象發(fā)生。

妙招三：槳葉末端裝“緊箍”?！熬o箍”就是旋翼槳葉和槳轂連接處設(shè)置得擺振阻尼器。設(shè)計(jì)人員通過這個“緊箍”來阻滯直升機(jī)前后槳葉得擺動，從而限制槳葉得擺動幅度，確保槳葉擺動得范圍安全可控。目前，直升機(jī)螺旋槳系統(tǒng)安裝有彈簧和液壓兩種阻尼器，別看這兩種槳葉上得“緊箍”還沒有拳頭大，但能確保整架直升機(jī)平穩(wěn)降落，堪稱直升機(jī)安全飛行得“守護(hù)神”。

解放軍報(bào)