海軍航空大學飛機教研室副教授劉旭為您講解——
直升機如何預防共振現象
■劉任豐 段東升
安裝有擺動減震器的旋翼槳毂。資料照片
曆史上，有這樣一則故事：19世紀初，法國拿破侖的軍隊在通過鐵鍊懸橋時，士兵們采取“齊步走”方式前進，導緻懸橋劇烈振動、鐵鍊斷裂，士兵們紛紛落水，傷亡慘重。事後，科學家研究發現，這場悲劇是由共振現象引起的。
共振現象，在直升機着陸階段同樣也會出現。2012年2月，巴西一架as350b救援直升機在帕拉州着陸時，由于機身振幅過大發生斷裂事故。
那麼，直升機機身為什麼會發生斷裂事故？原來當旋翼旋轉時，受到外部強風等因素影響，槳葉會繞垂直鉸做前後搖擺運動。如果起落架或機身的振動頻率和旋翼擺動頻率相近，直升機上各個部件就會“齊步走”，進而發生共振現象。這個過程就像微風吹樹葉，幾片樹葉的震動能帶動起樹林的搖動，如果振幅過大，樹葉就會脫離枝幹，飄落下來。
其實，飛行員破解直升機地面共振難題的操作方法很簡單——果斷拉起總距杆起飛或者将總距壓到底實施緊急刹車。但共振現象的發生毫無征兆，且振幅增幅極快，短短幾秒鐘就可以出現槳葉折斷、輪胎破裂、機身翻倒等嚴重事故。這對飛行員的心理素質和反應能力是極大考驗。為了減輕直升機飛行員降落時的精神壓力，直升機設計人員想出了3種妙招，預防直升機地面共振現象的發生。
妙招一：“一個巴掌”拍不響。在直升機設計過程中，頻率規避法是最常用的預防直升機地面共振方法。在設計直升機旋翼和起落架的結構形狀時，設計人員會避免旋翼和起落架的振動頻率過于接近，進而確定直升機着陸時旋翼與起落架不會同頻共振。
妙招二：千裡之行始于“足下”。起落架阻尼減震系統，就像給直升機穿上一雙“減震鞋”，通過阻滞或消耗機身的側向晃動來防止共振現象發生。直升機的起落架設計不同，阻尼減震的方式也不同。滑橇式起落架可以通過調整剛度的方式增加阻尼，錯開共振頻率，降低共振現象的發生機率。相比之下，輪式起落架設定有像“減震氣墊”一樣的緩沖機構，可以吸收大部分由起落架振動而産生的能量，進而降低振動頻率，預防共振現象發生。
妙招三：槳葉末端裝“緊箍”。“緊箍”就是旋翼槳葉和槳毂連接配接處設定的擺振阻尼器。設計人員通過這個“緊箍”來阻滞直升機前後槳葉的擺動，進而限制槳葉的擺動幅度，確定槳葉擺動的範圍安全可控。目前，直升機螺旋槳系統安裝有彈簧和液壓兩種阻尼器，别看這兩種槳葉上的“緊箍”還沒有拳頭大，但能確定整架直升機平穩降落，堪稱直升機安全飛行的“守護神”。
來源： 解放軍報