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图3-5 为AS332 超美洲豹直升机柔性盘,图3-7 为S-61 直升机柔性盘。虽然结
构略有不同,但其作用却基本相同。主减速箱安装于柔性盘中央,柔性盘边缘连接
到机体结构。同时有三根钢支撑杆,一端连接到主减顶部,另一端连接到机体上,
这样主减就象一个钟摆一样被悬挂起来。主减可以在纵向上摆动,造成柔性盘弹性
变形,从而吸收振动。
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图3-5 柔性安装盘图3-6 柔性安装盘原理图
如图3-6 所示,当振动被吸收掉后,可以在主桨主轴上找到一个中心,与节点
梁相似,在这一点是没有任何位移的。
除了吸收振动,柔性安装盘还可以吸收主减产生的反扭作用力以及纵向、横向
的载荷。
图3-7 S-61 柔性安装盘
3 减振器
多年以来应用于直升机的减振器种类很多,有些是将整架直升机的振动减小到
最小,另一些则只是为达到使机组与乘客有一种良好的驾乘感觉为目的,这样的例
子有:
· 弹簧安装共振体
· 自调谐振动吸收装置(STVA)
· 桨毂阻尼器
· 双向吸振器(BIFILAR)
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A. 弹性共振体
这是一种最简单的减振器,工作原理为共振质量理论。通常在座舱内设有一个
安装在弹簧上的重物,该重物产生一个与固有振动刚好相反的垂直共振,这样就产
生一个节点,消除掉大部分振动。
在一些直升机上并不需要添加额外的配重作为共振体,可以直接将电瓶的安装
座作为弹簧安装共振体。
图3-8 电瓶振动吸收安装装置
图3-8 所示为应用于西科斯基S61 直升机上的一种安装设计。电瓶作为一个共
振物体,安装于三个减振板弹簧上,弹簧将电瓶安装托盘与机构结构连接在一起。
由于S61 直升机有5 片主桨叶,所以S61 就具有一个5:1 或5R 的固有振动。电瓶
安装设计时使电瓶与这个5R 固有振动产生相反的共振,从而消除掉该固有振动。
该装置在飞行中是不可调谐的(即:频率调整)。如果更换了一个与原有电瓶重量不
相同的电瓶,就需要在电瓶安装托盘上增加或减小配重使共振频率与主桨固有振动
频率一致。这种调谐工作只能在地面通过机械手段来完成。
B.自调谐振动吸收装置(STVA)
自调谐振动吸收装置也是一种共振体,只是该装置可以通过一些简单的电路自
动进行调谐从而减小实际振动,如图3-9 所示。
在机身装有一个加速度传感器,探测一定频率范围内的振动,并且产生电流给
一个与配重相连的马达,马达可以移动两个配重块来改变共振体质量分布,从而改
变共振体振动的频率以达到降低实际的振动值。STVA 一般被用于大型、复杂的直升
机上,例如CH47 就是有三个这样的装置,分别位于驾驶员坐椅下,以及前机头飞行
仪表板的后面。
另一种是用在西科斯S76 直升机上的自调谐振动吸收器,其工作也是利用共振
体的原理,只是该装置是利用液压动力进行调谐的,如图3-10。
可以看到该装置包含有动态惯性体(或者质量),支撑在一个基座上。惯性体通
过销钉和衬套连接到一个框架上,弹簧预施加一对相反的作用力。当振动被惯性体
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感受时,惯性体就做与振动相反的运动,这样就产生一个抵消振动的力。通过两个
液压柱塞改变弹簧的预施加力的大小,从而调谐惯性体的振动与主桨叶转速相匹配。
控制机构包含一个装在主减速箱上的桨叶转速传感器,为控制器提供转速信号。
一个与液压柱塞相连的电位计,为控制器提供柱塞实际位置信号,控制器比较两个
信号。一旦转速发生变化,控制器根据变化大小给伺服活门一个电信号,使液压流
向柱塞一端或另一端,使柱塞伸长或缩短,从而改变弹簧的预施加力。
该装置安装在前机头舱,用于减小驾驶舱区域的振动。
图3-9 某直升机的自调谐振动吸收装置
图3-10 电动液压减振装置
C.桨毂减振器
该装置安装于桨毂上,吸收其振动以使振动不会传递到直升机机身结构上。其
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基本结构包含一个由球形枢轴连接支撑的重物,静止时重物被几个相同的张力弹簧
固定在一个固定位置,运动中重物可以克服张力弹簧在任何水平方向上移动。类似
于共振体,该重物也会根据产生的振动而做与之相反的运动,减小振动的影响,如
图3-11 所示。
图3-11 桨毂减振器
D.桨毂减振板(BIFILAR)
此为另一种在振动传递到机体结构之前消除或者减小主桨毂头产生振动的方
法。这种吸振装置通常包括两个各有四个成“X”型的铝材锻件减振板。每个减振板
被制成“I”型切面结构,以实现最小的重量达到最大刚度的要求。在减振板末端通
过两个悬摆式的短轴连接有一个独立的配重组件。每个减振板都被设计成吸收特定
的振动,如图3-13 所示为一种典型的桨毂减振板安装示意图,上面的减振板是用来
消除5:1(5R)振动,下面的减振板是用来消除3:1(3R)振动。
桨毂减振器装置主要应用在西科斯基直升机上(例如:S76 、S92 等等),在一
些东欧直升机上也有类似的装置,如Mil 17。
这种振动吸收装置最初应用在电力工业上,大型发电机的高速运转涡轮会因为
振动的影响而缩短其使用寿命,为了解决这个问题在涡轮机匣上通过一个小轴连接
有一个配重。配重的质量被设计成相当于最大可预判的不平衡动量,而柱轴的弹性
可以调节配重的固有频率与涡轮产生共振,这就是最初的减振原型。当涡轮开始旋
转时,配重会与不平衡位移发生共振,产生与其相反的力,从而吸收掉最初的振动,
保持涡轮良好的平衡状态,不受振动的影响。
每片直升机的主桨叶片都会产生旋转平面内的振动载荷,也就是作用于和反作
用于主桨叶旋转平面内的力。然而,其它的主桨叶还存在着频率等于主桨叶片数量
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加一和减一的其他振动。例如在S76 那样拥有四片主桨叶的直升机,存在着3R(3:
1)和5R(5:1)的不平衡振动,其共同作用下机体反应出4R(4:1)振动的原因。
利用一个小的配重,并且调谐到与要求的频率发生共振。但为了使配重自身的
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