直升机旋翼双线摆式吸振器的关键技术分析

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1、直升机旋翼双线摆式吸振器的关键技术分析摘要：首先对直升机的振动水平控制方法进行了综述，着重讨论了旋翼双线摆式动力吸振器的应用情况。随后对双线摆式吸振器的基本原理进行了介绍，并对设计中的几个关键问题进行了分析。最后阐述了该类吸振器在直升机型号设计中的应用潜力和待解决的关键问题。关键词：直升机；旋翼；双线摆式吸振器0引言直升机作为一种特殊的飞行器，最显著的特征是具有旋翼，由于旋翼的周期性振动载荷，加上尾桨和其他一些高速旋转的动部件工作时产生的振动载荷，导致了直升机严重的振动问题。振动会给直升机的使用带来严重后果：如降低机体与构件的疲劳寿命，美国空军对30种

2、直升机分析表明，有60%的破损全部或局部来自振动和冲击；影响机上系统与设备的功能和可靠性，增加维护费用；影响驾驶员和乘员的舒适性与任务工作效能，当直升机振动水平高于0.1g时，乘员就会感到不适；另外，振动还是限制直升机前飞速度与机动性能的主要原因。由于直升机的振动问题对型号发展造成严重的困扰，直升机的减振技术一直是从事直升机的研究者致力于研究和解决的一个重要问题，也是伴随直升机诞生而来的一个技术难点。直升机设计阶段必须尽最大努力控制和降低振动水平。在直升机型号的发展中，目前广泛采用被动式的吸振或隔振方式。被动式减振的主要优点是对原结构、产品不做任何的修

3、改、可以作为选装件。被动式动力吸振器包括旋翼动力吸振器和机身常规动力吸振器。过去人们尝试在机身多个位置分散布置吸振器，但后来证明这种方法不够有效。因为随着直升机越来越大，动力越来越来高，需要大量的吸振器，带来结构上的复杂化和质量上的增加，而且结构上改变带来的频率改变很难预测。旋翼动力吸振器作为一种较新颖的被动减振装置，对全机重心位置影响小，结构紧凑，易维护而且能有效地减小由旋翼旋转产生的交变力与力矩引起的机体振动等特点，已成功应用于近代几种型号的直升机上。采用旋翼动力吸振器后，则可以考虑移除部分机身吸振器，而且能达到更好的减振效果。若旋翼动力吸振器的附

4、加质量小于移除的部分机身吸振器质量，则直升机总体质量是降低的。采用旋翼动力吸振器是降低直升机振动水平的有效途径。因此，采用各种设计手段实现直升机的减振降噪是下一个阶段的主要研究方向之一。研究有效的减振措施与手段非常必要，对延长直升机使用寿命、提高军用直升机的战斗力和民用直升机的舒适性、安全性具有重要的意义与作用。1旋翼双线摆式吸振器技术特点和应用旋翼动力吸振器主要包括桨根单摆式、桨毂单摆式和桨毂双线摆式动力吸振器，以及桨毂频率不变吸振器等几种形式（见表1）。桨毂双线摆式是目前在型号上应用最多的一种直升机桨毂动力吸振器，最早由西科斯基提出，随后应用于西科

5、斯基的多种直升机型号上，S58T、S-61TM、S-67、S-70(黑鹰)、S72(RSRA)、S76、S92TM。S-61是美国西科斯基飞机公司研制的单旋翼两栖反潜直升机。S61的旋翼系统由5片主桨表1旋翼动力学吸振器分类分类减振原理减振特点代表机型桨毂频率不变式质量-弹簧式吸振频率对应不旋转坐标系，固有频率不变，因此转速变化时，吸振效果降低。AS350、WG30、Z11桨根单摆式离心摆式吸振频率对应旋转坐标系，固有频率与转速成正比，转速变化时仍能保持设计阻抗的最大频率比。吸收旋翼垂直激振力，有效减小桨根切力。OH-6A、BO-105、V-347、K

6、A-32T、BELL412、桨毂单摆式吸收旋翼水平激振力；适用于2-3片桨叶情形。EC120桨毂双线摆式吸收旋翼水平激振力；适用多片桨叶情形S58、S-61、S-67、S-70、S72、S76、S92、MH-2000、LYNX、Mi-171叶及5片尾桨叶组成。在S61直升机上安装的双线摆式吸振器包括5个相同的双线摆，整个组件安装在桨毂上，总重156磅(70.76kg)，用来减小来自旋转平面4Ω的交变载荷，双线摆调谐在4Ω附近。飞行试验结果表明该吸振器能使驾驶舱与客舱内振动水平降至0.1g以内。S61应用双线摆减振器后，移除了座舱的部分吸振和隔振装置，比

7、原来的未安装双线摆的方案总体减重36kg。S-70（图1）突击运输直升机是西科斯基飞机公司1972年为美国陆军研制的双发单旋翼战斗突击运输直升机，美陆军编号UH-60A、UH-60C，公司编号为S-70，绰号“黑鹰”。4片桨叶的S-70直升机采用的双线摆式吸振器由4个相同的双线摆构成，其作用是减小来自旋翼旋转平面内3Ω的交变载荷，双线摆调谐在3Ω附近。试飞结果表明，加装双线摆式吸振器后旋翼振动载荷减小将近一半，全机振动水平低于美国军用标准（MIL-H-8501A）要求的0.15g(降到0.1g以下)。S-76是美国西科斯基飞机公司1975年研制的双发1

8、2座全天候通用民用直升机。S-76吸收了该公司黑鹰直升机动部件的优点，旋翼为SH-60A旋翼的