听到声音,三个人同时转过头来。老李最先反应过来,赶紧站起来,手里还攥着飞行日志,有些不好意思地挠了挠后脑勺。
老赵则是直接得多,从油桶上站起身来,大嗓门打开:
“厂长,还真给您说对了,碰到一点小麻烦。”
“怎么说?”
“整个测试机已经搭建起来了,机械结构和传动系统都跑通了,发动机台架测试也过了,但是飞起来之后旋翼姿态不稳。”
“具体的我也不知道咋说,就是一过某个转速就抖,调整了也不行。”
林默走到直升机旁边,先是绕着机身走了一圈,目光上下打量。
看了好一会儿,然后问向老李:
“老李,具体什么情况?你把测试参数跟我说一遍,详细一些。”
老李赶紧翻开手里的飞行日志,指着上面的几行手写数据:
“厂长,我们做了三轮地面系留试车,发动机转速稳定在百分之七十五功率输出的时候,旋翼转速达到四百转每分钟,这时候整体振动还算正常。”
“一旦把功率推到百分之八十五以上旋翼转速接近四百三十转的时候,主旋翼挥舞幅度就突然增大,左右摆动幅度超过正负五度。”
“同时机身的横滚方向开始出现周期性的低频振荡,频率大概在每两秒一个周期。”
“这种振荡幅度会越来越大,大到一定程度我们就得收油降回安全转速,否则整台机器有倾覆的风险。”
闻言,林默走到直升机侧面,蹲下来观察主旋翼和桨毂的连接部位。
盯着挥舞铰和变距拉杆之间的连接关系上看了足足有十几秒,然后又站起来伸手抓住一片桨叶的尖端,轻轻往上抬了一下,感受了一下阻力,又放下来。
“老李,把试车的数据再读一遍。”
林默开口道:“变距拉杆和桨毂之间的夹角挥舞铰的阻尼系数,还有你飞控系统里对总距变化的响应延迟是多少?”
老李低头翻了翻日志:“变距拉杆和桨毂的安装夹角,我是按常规的八度设计的。”
“挥舞铰的阻尼系数设定值在零点三到零点四之间,飞控对总距变化的响应延迟,我们测过一次,从操纵杆输入到执行机构实际动作大概是500毫秒左右。”
听完这些数字,林默重新走到那片桨叶旁边,手指沿着变距拉杆的轴线方向比了一下,然后蹲下身看了看挥舞铰和桨毂连接处的间隙配合情况,抬起头来说了一句。
“具体的原因,我大概知道了。”
话音落下,三个人同时朝他靠过来。
“厂长,什么原因?”李援朝瞪大眼睛。
他不知道自家厂长蹲下来摸了摸,问了几组数据,又蹲下来看了看,到底看明白什么。
怎么就找到原因了?
他怎么不知道?
“问题大概率出在变距拉杆和挥舞铰之间的动力学耦合关系上。”
“你们现在的安装夹角是八度,这个角度本身没问题,但你们忽略了挥舞铰处的阻尼和变距拉杆之间的相位差。”
“当旋翼转速升到四百三十转以上之后,挥舞铰的阻尼不足以抵消变距拉杆周期性变化带来的力矩反馈。”
“这两者之间的相位关系产生了正反馈,每转一圈就把横向振荡放大一圈。
“所以你们看到的现象是,功率一推上去,旋翼就开始左右摆动,越摆越大,直到你们不得不收油。”
说着,林默走到老李身边,拿过他手里的铅笔,在日志纸的空白处画了一个简单的示意图,
“解决的办法其实很简单,把变距拉杆和桨毂的安装夹角从八度改成六度。”
“这样能改变变距拉杆和挥舞铰之间的相位关系,把正反馈环路打断,变成负反馈。”
“同时把挥舞铰的阻尼系数从零点三提到零点四五,增加阻尼来消耗多余的能量。”
“这两个改动加起来,应该能把那种周期性发散振荡彻底压住。”
李援朝盯着林默画的草图看了好几秒,眉头皱了一下又松开。
“相位……负反馈……”
他喃喃地重复了两遍,然后猛地一拍大腿。
“我大概明白了!”
“之前我只盯着转速和功率在调,没想过拉杆角度和阻尼之间的关系!”
“老李,先别忙着明白。”
林默笑呵呵地拍了拍李援朝的肩膀,
“赶紧去把这两个参数改一下,再试一次,看看还会不会出现同样的情况。”
李援朝二话不说,转身就去找工具和扳手。
老赵和老钱顾问帮着他,三个人围着旋翼头忙活了大半个小时,重新调整了变距拉杆的位置和夹角,更换了挥舞铰处的阻尼器垫片。
等一切都重新装好紧固之后,老李回到控制台前,启动了发动机。
这一次的试车明显不一样。
发动机功率从百分之七十五推到了百分之八十五,旋翼转速稳定在四百三十转每分钟左右,机身只出现了轻微的高频抖动。
这种是任何旋转机械都会有的基础振动。
属于正常现象。
此前周期性的,不断放大的低频横滚振荡彻底消失,旋翼在头顶稳稳地转着,挥舞幅度控制在正负一点五度以内。
整个直升机牢牢地固定在系留索的范围内,没有丝毫失控的征兆。
老李盯着控制台上的姿态数据显示屏,眼睛越睁越大。
他转过头来看着林默,语气里带着一种近乎不可思议的惊奇。
“厂长……真的稳了!”
“果然是这个问题导致的。”
“您怎么一眼就看出来是这个角度的问题?”
“我们在这里试了好几天,排除了发动机,排除了飞控,排除了传动系统,就是没往这个方向想过。”
林默走到控制台旁边,看着屏幕上平稳的实时姿态曲线,然后开口解释道:
“原理其实不复杂,直升机的旋翼在旋转过程中,每片桨叶都会因为前进方向和后退方向气流速度的不同而产生周期性的升力变化,这就是所谓的挥舞。”
“每片桨叶每转一圈,需要上下摆动一次来平衡这种升力不均匀。”
“变距拉杆的作用就是在挥舞的过程中同步调整桨叶的迎角,让整个系统达到动态平衡。”
林默停顿了一下,继续道:“但如果变距拉杆和挥舞铰的配合关系不对,相当于你每次挥舞到位的时候,变距拉杆给出的迎角修正正好晚了一拍,或者早了一拍。”
“这个相位误差积累起来,就会形成正反馈你本该稳住的系统,反而被自己的修正动作越推越偏。”
“现在把拉杆角度改小两度,相当于把修正动作提前了那么一点点,刚好让相位回到负反馈区间。”
“加上阻尼的增强,能量就不会再被持续输入到那个振荡模态里了,自然就稳定了。”
老李听完,沉默了几秒,然后长长地吐出一口气,把飞行日志合上,眼神里是满满的佩服。
“厂长,这东西要不是你点破,我们可能再转一星期的圈都摸不到门道,还在原来的方法里打转。”
林默笑呵呵地摆了摆手:“万事开头难。”
“直升机跟固定翼完全是两套逻辑,你们能搭出这个架子来已经很不容易了。”
“姿态控制问题解决了,后面就是逐步精进的事情。”
“等广交会回来,咱们再集中力量把尾桨和传动系统的可靠性跑透,争取年底之前拿出可交付的样机。”
老李重重地点了一下头,目光重新落在粗犷的直升机骨架上时,眼底已经没有了愁容。
老赵在旁边的油桶上坐着,翘起二郎腿,拿帽子扇了两下风,笑呵呵地对着老李说了一句,
“老李,这下放心了吧?”
“厂长一出手就给你解决了,你今晚可得好好敬厂长两杯。”
老李拍了拍手上的机油,难得地咧嘴笑了一下:
“敬!必须敬!”