Резонанс земной вертолета

Предупреждение земного резонанса при эксплуатации. Конструктивные меры позволяют исключить появление земного резонанса на вертолетах. Но нарушение правил эксплуатации вертолета на земле и ошибки в пилотировании могут привести к возникновению этих опасных колебаний. [c.115]

КОЛЕБАНИЯ ЗЕМНОЙ РЕЗОНАНС В СИСТЕМЕ НЕСУЩИЙ ВИНТ — ФЮЗЕЛЯЖ ВЕРТОЛЕТА [c.507]

Система несущий винт — фюзеляж вертолета — Колебания земной резонанс 507 Система ротор — корпус — подвеска — Граничные условия расчета 295 297 [c.542]

Чтобы обеспечить движение лопасти в плоскости взмаха, необходимое для уменьшения напряжений в комле лопасти и моментов на втулке, нужен горизонтальный шарнир (ГШ). Маховое движение порождает также аэродинамические и инерционные, в частности кориолисовы, силы в плоскости диска. Поэтому несущие винты часто снабжают вертикальными шарнирами (ВШ), которые обеспечивают возможность качания лопасти и уменьшают нагрузки комлевой части лопасти в плоскости диска. Однако вследствие применения ВШ усложняется конструкция втулки и появляется возможность механической неустойчивости, называемой земным резонансом . Для устранения этой неустойчивости требуется механическое демпфирование качания. ( Земной резонанс возникает из-за взаимосвязи между колебаниями лопастей в вертикальных шарнирах и колебаниями втулки винта в плоскости диска. Последнее движение обычно обусловлено упругостью шасси, когда вертолет стоит на земле, см. разд. 12.4) Вместо применения ВШ можно усилить конструкцию комлевой части лопасти с тем, чтобы она выдерживала нагрузки в плоскости диска. В комлевой части лопасти должен также быть осевой шарнир (ОШ), который позволяет изменять угол установки лопасти и тем самым управлять несущим винтом. Таким образом, лопасть полностью шарнирного [c.159]

Лопасти шарнирного несущего винта соединяются с втулкой с помощью ГШ и ВШ. Ось ГШ несколько отнесена от оси вращения винта вследствие конструктивных ограничений, а также для улучшения характеристик управляемости вертолета. ВШ должен быть отнесен от оси винта для того, чтобы вал мог передавать на винт крутящий момент. Назначение ГШ и ВШ состоит в снижении нагрузок на лопасть (поскольку изгибающий момент в шарнире равен нулю). При наличии ВШ необходимо иметь механический демпфер качания во избежание вызываемой земным резонансом неустойчивости взаимосвязанных качаний лопастей и движения втулки в плоскости вращения. Шарнирный несущий винт представляет собой классическое конструктивное решение проблемы нагрузок на комлевую часть лопасти и моментов на втулке. Его концепция проста, а анализ движения жесткой лопасти не представляет затруднений. Однако шарнирный винт механически сложен, так как у каждой лопасти имеются три шарнира (ГШ, ВШ и ОШ) и демпфер ВШ. Подшипники ГШ и ВШ передают одновременно силу тяги и центробежную силу лопасти на втулку и поэтому работают в очень напряженных условиях. Вблизи втулки располагаются автомат перекоса и вращающиеся и неподвижные элементы проводки управления. Таким образом, втулка требует большого объема работ по техническому обслуживанию и вносит существенный вклад во вредное сопротивление вертолета. В последнее время начали применяться эластомерные шарниры. При замене ими механических подшипников проблема технического обслуживав ния сильно упрощается. [c.295]

Перемещения втулки в плоскости вращения связаны с циклическим качанием лопасти (ti и ti ). которое соответствует продольному и поперечному смещениям центра масс винта от оси вращения. Поскольку это аналогично смещению центра масс эксцентрично установленного маховика, земной резонанс потенциально может иметь разрушительные последствия, и его предотвращение при проектировании вертолета является весь- [c.612]

ДЛЯ каждого тона опоры по экспериментальной частотной характеристике (реакция отклонения втулки на возбуждающие силы в плоскости вращения). Коэффициент демпфирования выражается моментом на единицу угловой скорости качания лопасти. Этот критерий определяет демпфирование качания, требуемое для стабилизации системы при резонансе низкочастотного тона лопасти и продольных колебаний опоры, имеющем место при Q = (Oj /(l — vs). Таким образом, определяются критическая частота вращения винта для продольного и поперечного тонов опоры, а также требуемое для стабилизации движения демпфирование. Возможность земного резонанса для данного несущего винта и вертолета устанавливается путем сравнения потребного и располагаемого демпфирования в функции Q. [c.626]

Рассмотрим далее величину демпфирования, требуемую для устранения земного резонанса вертолета с двухлопастным винтом. С демпфированием колебаний винта и опоры границу устойчивости определяет условие s = ш. Как и в случае iV 3, для определения границы устойчивости разложим в ряд решение (по степеням относительно резонансной точки vj = = 1—(Оу) и, ограничиваясь членами первого порядка, получим критерий устойчивости [c.632]

Вронский Г. В., Исследование земного резонанса вертолета при отрыве пневматиков от земли с учетом боковой жесткости и демпфирования пневматиков. — Труды ЦАГИ, 1970, вып. 1087, с. 58—76. [c.1002]

Предложение российского инженера Б.Я. Жеребцова сделать гидравлические стойки амортизаторов шасси вертолетов двухкамерными также носило принципиальный характер. Именно это решение дало в руки конструкторов инструмент для решения проблемы земного резонанса (рис. 1.1.6). [c.15]

Проводится расчет земного резонанса вертолета и,если это необходимо, корректировка частоты первого тона собственных колебаний лопасти в плоскости вращения. [c.57]

Самопроизвольные колебания (раскачивание) вертолета на земле с нарастающей амплитудой принято называть земным резонансом. Это явление появилось после введения в конструкцию втулки винтов ВШ. [c.98]

Пирамидальные шасси (рис. 6.4.2, а) имеют корабельный недостаток — при больших вертикальных перемещениях шасси вертолета наблюдаются значительные боковые перемещения колес Az, приводящие к изменению колеи при обжатии амортизаторов. С целью предотвращения соскальзывания вертолета с летной палубы корабля во время качки ее поверхность покрывается специальной противоскользящей мастикой (с коэффициентом трения /= 0,45—0,55), а на поверхность взлетно-посадочной площадки натягивается сеть. Эти меры препятствуют свободному перемещению колес опор пирамидальной схемы вбок, которое может привести к выключению из работы амортизатора шасси, т.е. к увеличению нагрузок на элементы конструкции шасси, к снижению общего демпфирования системы шасси — ИВ , что чревато последствиями провокаций земного резонанса на палубе. [c.261]

Колея шасси В влияет на противокапотажный угол у и на характеристики земного резонанса. Применение специальных амортизаторов шасси и демпферов ВШ позволяет успешно бороться с явлением земного резонанса практически при всех возможных значениях колеи шасси вертолетов. [c.265]

Неправильная зарядка амортизаторов приведет к тому, что амортизатор будет или слишком жестким, или слишком мягким. В первом случае дополнительные нагрузки будут испытывать элементы планера вертолета, во втором — элементы шасси. Величина этих нагрузок зависит от того, насколько отличаются от расчетных начальное давление газа и количество жидкости в амортизаторе. Неправильная зарядка амортизаторов стоек главных ног шасси и особенно камер низкого давления может привести к появлению колебаний ( земной резонанс ). [c.111]

Земным резонансом (опасен для вертолета) называют явление самопроизвольного раскачивания вертолета на шасси при рулении, опробовании двигательной установки, взлете или при посадке, нередко приводящие к поломке вертолета. [c.113]

Следовательно, земной резонанс возникает при совпадении частот собственных колебаний вертолета на шасси с частотой вращения неуравновешенной центробежной силы, возникшей в результате колебаний лопастей несущего винта относительно вертикальных шарниров. [c.115]

Резонансные частоты вращения винта. Современные вертолеты проектируются так, чтобы земной резонанс не мог наступить в рабочем диапазоне частоты вращения несущего винта. Наиболее опасный резонанс с собственными колебаниями вертолета на шасси по второй форме может возникнуть при частотах вращения несущего винта больше максимальных рабочих частот вращения примерно на 20% (для вертолета Ми-6 — 160 об/мин). Резонанс с колебаниями по первой форме сказывается при частоте вращения несущего винта меньше рабочей (для вертолета Ми-6 — 55 об/мин), поэтому при раскрутке несущего винта необходимо возможно быстрее проходить эти частоты вращения. [c.115]

Демпфирование колебаний лопастей. Для исключения возможности земного резонанса при правильной эксплуатации вертолетов предусматривается ряд конструктивных мер. Устранение земного резонанса возможно при соответствующем демпфировании колебаний лопастей в плоскости вращения и колебаний вертолета на упругом шасси, а также путем вывода частот собственных колебаний вертолета из диапазона рабочих частот вращения несущего винта. [c.115]

К возникновению земного резонанса может привести грубая посадка на одно колесо или отрыв одного колеса, при взлете вертолета по-самолетному и рулении при сильном боковом ветре. [c.115]

Земной резонанс в полете. Колебания, аналогичные земному резонансу, возможны и в полете вертолета. К таким колебаниям склонны двухвинтовые вертолеты соосные — из-за наличия длинного и потому достаточно гибкого вала верхнего несущего винта, поперечной схемы — ввиду упругости поперечной балки или крыла, продольной схемы — в случае малой жесткости фюзеляжа и большом выносе вверх заднего несущего винта. При определенных условиях и нарушении правил эксплуатации у этих вертолетов может наступить резонанс частот колебаний лопастей несущего винта относительно вертикальных шарниров с частотой собственных колебаний вертолета. [c.115]

Преобразование параметров и уравнений движения при переходе к иевращающейся системе координат будем называть фурье-преобразованием. Имеется много общего между этим преобразованием координат, рядами Фурье, интерполяцией Фурье и дискретным преобразованием Фурье. Так, общим является периодический характер системы. Фурье-преобразование координат широко применялось в исследованиях, хотя часто лишь на эвристической основе. Оно было использовано, например, в работе [С.77] для представления движения лопасти в плоскости вращения при анализе земного резонанса и в работе [М.121] для представления махового движения лопасти при анализе устойчивости и управляемости вертолета. Среди недавних работ с применением фурье-преобразования координат на более солидной математической основе можно отметить [Н.137]. [c.327]

Земным резонансом называют динамическую неустойчивость, проистекающую из-за взаимосвязи качания лопасти с движением втулки в плоскости вращения. Эта неустойчивость характеризуется совпадением собственной частоты качания лопасти (точнее, низшей частоты качания в невращающейся системе координат) с собственной частотой колебаний упругой опоры несущего винта. Поскольку собственная частота качания зависит от частоты вращения несущего винта, такому резонансу соответствует некоторый критический диапазон оборотов несущего винта. Неустойчивость возможна, если собственная частота качания лопасти во вращающейся системе коорди-. нат VJ ниже Q, как это имеет место для шарнирных и бес-шарнирных несущих винтов с малой жесткостью в плоскости вращения. У вертолета с шарнирным несущим винтом земной резонанс возникает обычно, когда шасси касается земли (откуда и название этого явления). Иногда такая неустойчивость может появиться и в воздухе, особенно у бесшарнирного винта в этом случае ее называют воздушным резонансом. [c.612]

В классическом анализе земного резонанса учитываются четыре степени свободы продольное и поперечное перемещения втулки несущего винта в плоскости вращения и две степени свободы циклического качания лопасти. Фактические колебания вертолета на шасси сопровождаются также наклоном вала винта, однако перемещение втулки в плоскости вращения является в данном случае доминирующим фактором. Аэродинамические силы несущего винта слабо влияют на земной резонанс по сравнению с упругими и инерционными силами по этой причине в анализе их не учитывают. Такая модель дает удовлетворительное описание основных характеристик земного резонанса и даже хорошие численные результаты, особенно для шарнирных несущих винтов. В некоторых случаях, в частности для бесшарнирных винтов, требуется более сложная модель, учитывающая аэродинамику несущего винта и маховое движение лопастей и более точно описывающая динамику опоры. Основы анализа земного резонанса заложены работой Коулмена и Фейнголда [С.77]. [c.613]

Масса опоры об"ычно намного больше массы винта, так что это отношение значительно меньше 1. Так, обобщенная масса для случая движения вертолета как жесткого тела на шасси в первом приближении равна его полетной массе. Хотя точное аналитическое решение характеристического уравнения восьмого порядка найти нельзя, можно получить полезные сведения о земном резонансе на основе допущения о малости (действительно, С 1). В большинстве практических случаев решение, полученное для малого Sj, дает достаточно точные численные результаты. [c.616]

Устранение земного резонанса шарнирных винтов и бесшар-нирных с малой жесткостью в плоскости вращения обеспечивается достаточным уровнем демпфирования качания лопастей и движения опоры. Неустойчивость может быть также устранена надлежащим выбором собственных частот для ухода от резонанса, но реализовать это на практике трудно ввиду наличия большого количества других ограничений. Для винтов с большой жесткостью в плоскости вращения (например, двухлопастный винт с общим ГШ, некоторые бесшарнирные винты) все резонансы не нарушают устойчивости. Для вертолетов с [c.626]

Переход на современные лопасти из КМ с у = 6—7 вместо Jjj= 3,5—5, как на вертолетах предыдуш их поколений, требует определенного увеличения выноса ВШ, необходимого для сохранения диапазона углов отклонения в плоскости враш еиия. Это, естественно, влечет за собой некоторое возрастание массы втулки НВ. Выносом ВШ достигается изменение частот колебания лопасти в плоскости вращения, что связано с отстройкой от воздушного и земного резонанса. Совмещение ГШ и ВШ в виде карданного узла обеспечивает равномерное нагружение подшипников ГШ на всех релшмах полета вертолета (рис. 2.4.1, б). [c.67]

Запас устойчивости винта на упругом основании может быть повышен как увеличением степени демпфирования колебаний лопасти, так и увеличением демпфирования колебаний фюзеляжа, т.е. повышением демпфирующей способности шасси. Одиако возможности увеличения этих видов демпфирования весьма ограничены, т.к. демпфер лопасти и шасси выполняет ряд других функций, пе связанных с земным резонансом. Демпфер лопасти работает при поступательном полете вертолета и нагружает комлевую часть лопасти гсеременным изгибающим моментом, тем большим, чем больше степень его демпфирования. Причем прочность комлевой части лопасти и втулки определяется главным образом именно наличием демпфера. Чрезмерное увеличение степени демпфирования шасси без применения специальных устройств приводит к повышению динамических нагрузок при посадке вертолета. [c.99]

При поступательном полете вертолета линейные демпферы нагружают комлевую часть лопасти в несколько раз выше, чем при земном резонансе. Этот недостаток в значительной степени устранен у наиболее широко применяемых гидравлических демпферов со сту-пеггаатой характеристикой с редукционным клапаном (рис. 2.4.21, в), а также у фрикционных демпферов. [c.100]

Запас устойчивости винта на упругом основании может быть получен увеличением демпфирования колебаний лопасти или фюзеляжа, т.е. повышением демпфирующей способности шасси. Однако такие возможности практически ограничены. Демпферы лопасти и шасси выполняют ряд других функций, не связанных с земным резонансом. Демпфер лопасти работает npii поступательном полете вертолета и нагружает комлевую часть лопасти переменным изгибающим моментом в зависимости от степени его демпфирования. Прочность комлевой части лопасти и втулки и их масса определяются именно наличием демпфера. [c.284]

Если размеры отверстий, через которые протекает гидросмесь при работе амортизатора, выбирают из условия отсутствия земного резонанса, как правило, работа амортизатора при посадке бывает неудоплб /гпорительной (возникают чрезмерные усилия при ударе о землю). При выборе их из условия посадки получим слишком малое домпфировапие при поперечных колебаниях вертолета, совершенно недостаточное для устранения земного резонанса (демпфирование в пневматиках практически отсутствует). [c.285]

При конструировании амортизационных стоек главных опор шасси (а при четырех опорах — и передних стоек) особое внимание уделяется вопросу существенного увеличения демпфирования, создаваемого амортизационными стойками при возникновении на вертолете колебаний типа земной резонанс. Для этой цели применяются амортизационные стойки с большим ходом штока и максимальным снил епием усилий страгиванпя, обеспечивающие включение амортизатора в работу и появление демпфирования практически в момент касания колесами земли. Увеличению демпфирования способствует также снил епие сухого трения в амортизационных стойках благодаря применению капролоновых букс вместо бронзовых. [c.285]

При пробеге вертолета по земле создаются более благоприятные условия для возникновения земного резонанса. Поэтому при выборе характеристик амортизационной стойки и демпферов вертикальных шарниров учитывают необходимость обеспечения безопасщ)сти от земного резонанса и в таких условиях. Выбор характеристик демпферов вертикальных шарниров является противоречивой задачей. Увеличение демпфирования с Целью подавления земного резонанса приводит к уменьшению ресурса лопастей, поэтому необходим специальный подход, рассматриваемый в гл. 7. [c.87]

Первый из этих способов является наиболее простым и за-ючается в том, что размеры отверстий, через которые протает гидросмесь на прямом ходе амортизатора выбираются с етом условий посадки, а размеры отверстий, через которые дросмесь протекает на обратном ходе амортизатора, — из ловий земного резонанса. Это возможно потому, что при ко-баниях вертолета в каждый момент времени одна из амор-зационных стоек (правая или левая) работает на обратном де. Поэтому нужный коэффициент демпфирования вертолета и земном резонансе может быть обеспечен одним лишь демп-фованием на обратном ходе амортизатора. Однако увеличить демпфирование на обратном ходе можно лишь в извест-[X пределах. Чрезмерное увеличение (очень малые отверстия) иводит к очень медленному выходу амортизационных стоек [c.209]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...