军用直升机振动与噪声控制技术

    0 引言

    直升机具有垂直起落、空中悬停、机动灵活、无需专用地面跑道［1］等特点，在近地武装攻击、侦查巡逻、物资输送、伤病员紧急救治输送等军事领域得到了广泛应用。军用直升机振动噪声水平，是影响直升机安全性、舒适性、使用寿命和机载设备工作可靠性的重要因素。美国陆军航空兵司令部早在1993 年的“未来直升机发展计划”中就明确提出了将直升机振动和噪声水平降低 50% 的要求，欧洲直升机公司也在其“未来十年发展计划”中提出了降低直升机振动与噪声水平，使直升机外部噪声达到低于 IACO 标准 10epndB，舱内噪声达到 80dB 以下的要求［2］。我国目前装备的军用直升机定常飞行状态座舱振动加速度幅度一般在 0． 10g － 0． 25g 之间，比民用喷气飞机恶劣，舱内噪声总声压级高达110 ～ 120dB［3］。军用直升机振动与噪声联合作用环境，不仅会降低直升机结构部件疲劳强度，影响机载设备正常工作，还会干扰飞行员正常工作，降低空勤人员工效性和舒适性，严重时还会导致生理疾病。研究资料显示，直升机 40% 的事故都与振动有关。直升机振动与噪声环境会引起人体脑中枢机能下降，容易产生眩晕、疲劳等身体不适，长期暴露在振动噪声环境中的空勤人员普遍存在脊柱、腰部、胃肠道疾病［4］; 与其它机种飞行员相比，直升机飞行员听力异常发生率更高［5 －8］。因此，关于军用直升机振动与噪声控制技术的研究就显得尤为重要。

    1 军用直升机振动控制技术

    1． 1 传统振动控制技术

    军用直升机激振力主要来自旋翼、传动系统、发动机振动，系统振动传递路线如图1 所示［9］。传统的军用直升机振动控制技术主要通过采用无源的惯性、弹性、阻尼元件转移、吸收、隔离系统振动能量，又称振动被动控制技术或无源控制技术。振动被动控制技术主要从降低或吸收直升机振源能量、控制振动传递路径、控制受控对象响应三个方面进行减振。

    1． 1． 1 振源振动控制

    任何降低和吸收振源振动能量的方法都有利于控制直升机整机振动水平。采用高强度、大模量、低密度的复合材料，利用动力学优化设计方法和复合材料裁剪技术，优化桨叶外形，能够在减少直升机振源能量的同时，降低直升机气动噪声水平［10］; 采用吸振元件对旋翼进行吸振处理，吸收旋翼振动能量，如美国的 OH －6A 直升机在旋翼单片桨叶上安装两只离心摆式吸振器对旋翼进行直接吸振，100Km 飞行试验表明，座舱振动水平从 1． 8m/s2下降到0． 5m / s2，下降了 72%，我国的直 － 6 上也在旋翼桨榖上应用双线摆式吸振器，使座舱位置纵、侧向振动降低 了 60%，主减速器架的交变应力降低了45%［11］。