美国研制新型减振器 或将完全消除直升机振动

　　中新网6月24日电 据中国国防科技信息网报道，近日，美国西科斯基公司正在研制一款安装于直升机桨毂的新型振动抑制器，演示显示其有望完全消除有害的直升机振动现象。

　　从西科斯基最早开始设计直升机的时候，振动就成为旋翼设计师们的“敌人”。振动不仅使乘客和机组成员感到不适，而且对航电设备和部件也是有害的，它会降低这些设备的可靠性和寿命。

　　直升机前飞中旋翼叶片上经受的非定常气动力会产生交变载荷。交变载荷会传递到旋翼中心轮毂上，沿着旋翼轴向下传递到减速箱，最终传递到机体。通常，振动通过安装在关键部位的减振器来减弱。最开始采用被动的方法以及调整到单转子转速，最近又发展出主动控制手段，能够适应于不同速度。

　　现在，西科斯基公司计划演示直升机振动能够采用某种方法从根本上得以消除。这种方法是使用旋翼和减速箱抑制器的结合来产生一个所谓的“咽喉点”以阻止非定常载荷传递到机体。 这个“零振动”演示验证项目在今年3月进行了安装于桨毂的振动抑制器(HMVS)的飞行测试，试验结果证实HMVS能够从根本上减小主旋翼的振动。在今年晚些时候该项目将继续开展全机试验。西科斯基动力学技术研究员比尔 威尔斯表示，振动抑制器将会被安装到主减速箱以产生“咽喉点”来达到机体振动全局性的降低。

　　现在的直升机主动振动控制系统能够降低机体特定区域的受力，比如说驾驶舱，但是会增加机体其它部位的问题。威尔斯说：“西科斯基的目的是消除来自主旋翼的所有振动，从主减速箱到机体。”

　　西科斯基公司在美国陆军航空应用技术部(AATD)主动旋翼部件演示验证项目下开发了HMVS，并在UH-60A‘黑鹰’直升机上进行了飞行测试。HMVS由4个无刷环形电机组成，每个还配有一个偏心的钨块，放置于位于主旋翼轮毂之上的罩子内。一对电机同旋翼方向相同旋转，另一对按相反方向旋转，但是旋转速度是旋翼的4倍。

　　在直升机盘旋过程中，无需振动抑制，所以每一对偏心钨块呈180度夹角。当直升机前飞，叶片开始在旋翼平面产生交变载荷时，钨块移动到一起以产生非平衡载荷。威尔斯说：“我们调整非平衡载荷的相位来抵抗旋翼产生的交变载荷。如果旋翼在259公里/小时下产生454公斤载荷，那么这个装置也要产生454公斤载荷以抗衡。我们需要在所有方向旋转的质量块来完全抑制旋翼面内载荷。”

　　威尔斯解释说：“飞行测试结果正如预期的那样……我们将该装置安装在黑鹰上，相比目前的双线摆吸振器，该装置能够大大降低振动水平。”安装在旋翼桨毂之上的双线摆吸振器由位于四个悬臂末端的动态质量块组成。(译者注：在桨毂上安装双线摆吸振器，其设计目标是使吸振器运动产生的力抵消旋翼气动激振力，从而实现桨毂在其平面内无振动位移。)HMVS重22.68公斤，较黑鹰上安装的双线摆吸振器更轻，并且电能由已经为旋翼防冰系统供电的集电环供应。

　　在20世纪80年代，研究人员通过采用高阶谐波控制(HHC)桨距的方法降低旋翼振动，但是它被限制在某些特定的频率。最近，已经有针对单个叶片进行控制的研究开展。但是上述两种方法都对关乎飞行安全的旋翼控制系统提出了更高的要求。

　　“零振动”飞行测试将在AATD项目下进行。AATD项目被认为是美国陆军的战斗增强平台演示验证项目，它旨在增加陆军直升机的耐久性和生存力。除了HMVS，西科斯基将在减速箱的4个角安装4个洛德公司研制的主动振动控制(AVC)旋转质量作动器。威尔斯解释说：“这将使我们能够抑制减速箱的运动。关键问题是要将这些作动器定位于‘咽喉点’附近，而这是第一代AVC所不具备的。”

　　为了降低风险，第一代AVC系统“将主动抑制器放置在老的吸能器经常放的地方……并允许振动可以泄露。”传递到机体上的力由分布在机体各个部位的14个加速度计感受。这些传感器将信息传递给控制计算机，由计算机告知系统产生多大的力来最小化振动。

　　虽然零振动的目标是达到“非常低”的全局4/rev(译者注：也称为4Ω载荷，Ω为旋转角速度)振动水平，威尔斯说：“这个振动水平虽然不是零，但比高阶谐波控制的8/rev, 12/rev要低，它足够低而不至于引起机组成员的注意，因此是足够的。”(王元元）