直升機地面共振是指直升機在地面試車、滑行和起降過程中，受到一定初始干擾後，振幅迅速增大的一種自激振動現象。如果不及時處置，一般在幾秒之內就可能造成機體傾覆，旋翼觸地等嚴重事故。
基本介紹
- 中文名：直升機地面共振
- 外文名：helicopter ground resonance
- 原因：受到初始干擾等
- 危害：機體傾覆，旋翼觸地等
- 避免措施：配置適量阻尼的減擺器等
- 學科：航空科學技術
簡述,本質,產生原因,減小措施,
簡述
直升機在地面運行時因槳葉擺振與機體振動之間的耦合而產生的自激振動。雖然稱為地面共振，實際上這種振動並非是起因於外加交變力的強迫振動，而是自激振動。擴大振動的能量來自驅動旋翼的發動機。這種振動一旦發生，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展的技術難關。
本質
直升機在地面運轉時，受到外界初始撓動，旋翼擺振周期型產生不平衡迴轉離心力，激起機體在起落架上振動，可能被激起的機體振型有滾轉、俯仰、前後和側移為主的振型。槳轂中心作為機體上的一點，跟著機體一起振動，以基礎激振的方式，反過去又對旋翼在旋轉平面里實行激振，影響（加劇或削弱）各片槳葉原有的振動。
如果兩個系統的振動特性具有這樣的特定關係：旋翼離心激振力的頻率和全機在起落架上振動的某個固有頻率相近或相等，而對應這個固有頻率的振型又能使槳轂中心在旋轉平面里發生振動。同時，槳葉垂直鉸減擺器和起落架緩衝器的阻尼在振動一周中消耗的功比上述激振力對系統做的功小，則槳葉的擺振和全機在起落架上的振動就會互相加劇，惡性循環（振幅越大，激振力越大；激振力越大，振幅更大……），幾秒鐘內就可使振幅大到毀壞直升機的程度，這就是地面共振。
由於兩個系統振動特性間的特定關係。常常在旋翼的某個轉速範圍內都得到滿足，所以地面共振往往不只在某一轉速上，而且在某一轉速範圍內都能發生，這個轉速範圍就叫作直升機地面共振的轉速不穩定區。
產生原因
直升機發生地面共振的內因是其本身存在著兩個相互關聯的振動系統，一個是槳葉繞垂直鉸的擺振系統，另一個是機身與起落架組成的振動系統。
發生地面共振的外因是直升機受到某種初始干擾，例如，大側風，操縱動作粗猛，道面凸凹不平等。由於初始干擾的作用，各片槳葉繞擺振軸線的擺振角不同，使得旋翼總重心偏離旋轉中心，產生不平衡的離心力，激起機體在起落架上的振動，而機體的振動又會以支座運動激振的方式反過來激起各片槳葉繞垂直鉸的附加擺振。在一定條件下這兩種通過慣性力耦合的振動彼此激勵，振幅不斷增大，使直升機處於不穩定狀態，形成地面共振。
減小措施
(1)在直升機設計過程中，首先要做的是避免直升機旋翼的擺振頻率和起落架的振動頻率過於接近，防止二者引發共振。
(2)為起落架設計足夠的阻尼，讓阻尼大得足以阻滯或者消耗機身的側向晃動。
(3)在旋翼槳葉和槳轂連線處設定擺振阻尼器，阻滯槳葉的前、後擺動，限制槳葉的擺動幅度。
(4)對高頻振型振動可採用提高頻率的辦法，將不穩定區“趕”到工作轉速以外去，對低頻振型振動可採用增加阻尼的辦法，消除地面共振不穩定區。
因此，在直升機設計中，必須合理選擇起落架和槳葉減擺器的參數，使用維護時保持各參數的正常值，以避免發生地面共振現象。
