Земной резонанс вертолёта

Земно́й резона́нс вертолёта, самовозбуждающиеся связанные колебания лопастей винта вертолёта в плоскости его вращения и фюзеляжа или другой, поддерживающей винт, конструкции, вызывающие перемещения втулки винта в плоскости его вращения. Колебания лопастей происходят из-за наличия вертикальных шарниров или собственной упругости (при бесшарнирном креплении), перемещения втулки в результате колебаний фюзеляжа вертолёта на шасси или упругих деформаций конструкции. Термин «земной резонанс» возник в связи с тем, что разрушения вертолётов и автожиров наиболее часто возникали на земле при колебаниях на шасси.

При работе на месте для одновинтового вертолёта возможны 2 зоны неустойчивости, соответствующие двум частотам собственных поперечных колебаний фюзеляжа на шасси: ${\displaystyle p_{1}\!\approx \!0,3\!\cdot \!\omega }$ и ${\displaystyle p_{2}\!\approx \!\omega }$, где ${\displaystyle \omega }$ – максимальная частота вращения винта. Устранение земного резонанса в первом случае достигается одновременным увеличением демпфирования лопастей винта и шасси. Во втором случае, когда амортизаторы шасси не работают, увеличением демпфирования только в вертикальных шарнирах зона неустойчивости не устраняется. Достаточный запас от максимальной частоты вращения винта до нижней границы зоны неустойчивости обеспечивается за счёт подбора частот собственных колебаний фюзеляжа и лопастей.

На режимах движения вертолёта по земле (руление, разбег, пробег) появление земного резонанса возможно из-за снижения частот собственных колебаний в результате изменения динамической реакции катящегося пневматика. Земной резонанс может возникнуть также при колебаниях вертолёта с отрывом пневматиков от земли. Появление земного резонанса возможно и в полёте, если частоты собственных колебаний конструкции меньше максимальной частоты вращения винта. При этом перемещения втулки в плоскости вращения вызываются упругими колебаниями фюзеляжа (при продольной схеме вертолёта), вала верхнего винта (при соосной схеме), крыла или фермы (при поперечной схеме), хвостовой балки (при одновинтовой схеме с рулевым винтом, имеющим шарниры, аналогичные вертикальным шарнирам несущего винта).

При расчётном определении границ зон неустойчивости движение лопастей может быть описано системой однородных линейных дифференциальных уравнений второго порядка с периодичным коэффициентом. При числе лопастей винта ${\displaystyle n\!\geq \!3}$ они сводятся к уравнениям с постоянным коэффициентом. Для ${\displaystyle n\!=\!2}$ характерно наличие дополнительных зон неустойчивости. Исследование земного резонанса для них затруднено, т. к. переход к уравнениям с постоянными коэффициентами неизвестен.

Для подтверждения отсутствия земного резонанса проводят специальные испытания вертолёта, при которых обследуют все критические режимы его работы.