航空用金属丝网减振器的设计研制

　　1　旧式减振器的缺点

　　随着科学技术的发展,人们已经认识到旧式的金属弹簧及橡胶减振器存在一些固有缺陷,不适合继续应用于航空领域。

　　(1)旧式减振器阻尼较小(一般共振放大系数可以高达10以上)在经受振动、冲击激励时振动能量往往表现为动能与势能长时间的往复转换,不能迅速耗散掉,以致在较长时间过程的振动作用中产生足以导致结构损伤或功能降低的次数累积,新型减振器则可以迅速耗散激励能量,避免由于累积结构损伤或次数超限导致的那些故障。

　　(2)旧式减振器难以实现航空应用中需要考虑的多向减振(近似等刚度的减振设计)与多向承载的要求,而新式金属丝网减振器则可以做到这一点。

　　(3)旧式减振器的设计思想为理想的单自由度减振概念,而对于飞机之类存在宽带激励及高频共振的机械,由于旧式减振系统一般都存在高频驻波问题,在高频共振时将有可能产生耦合振动,高阻尼金属丝网减振器一般不会发生严重的高频驻波问题。

　　(4)对于同时具有振动与冲击激励的情形,旧式减振器设计一般不能兼顾减振、缓冲这两种相互牵制的设计要求,而金属丝网减振器在初始冲击大载荷下,共振频率会下降,起到了改进缓冲效能的“软化”作用;另一方面,由于其高阻尼,残余冲击响应将会被迅速衰减。

　　(5)为了解决多向减振与多向承载问题,人们又发展了一种以预制金属构件变形而相挤压形成的各种构造式干摩擦减振器(甚至称之为无谐振减振器)。其主要缺点之一是在飞机长时间振动中(随机振动包含有少量的大振幅),会产生永久变形累积导致减振性能蜕化—可称之为物理性老化;二是过度的“高阻尼”导致中高频响应分量过大,或称为高频驻波过大,因而不适宜航空减振应用。

　　(6)旧式减振器还存在寿命、老化等问题;而金属丝网减振器可以设计成与飞机机体同寿,基本没有老化问题。国外自二十世纪80年代起已在航空航天领域内实现了减振技术的更新换代,即在凡需要进行减振设计和减振处理的部位,或是采用体积-重量较小的金属丝网减振器,或是对某些仪表板及电子柜直接使用阻尼减振板或嵌入金属丝网垫,或者两者结合使用。

　　2　航空用减振器的特殊要求

　　与一般民用减振器不同,航空用减振器设计必需满足下列主要要求:

　　(1)一般的减振器设计只需使减振器固有频率避开(低于)振源的作用频率,而航空用减振器的固有频率设计还应满足下列两种要求:

　　①避开飞机结构本身的主要共振频率,(这在美军标MIL-A-87221中有明确的要求),特别是飞机机体的主要低阶共振频率。飞机结构本身也是具有共振的弹性体,不能像一般减振器设计那样,将减振器安装基础假定为刚体。如果飞机机体结构共振频率与减振器共振频率接近或重合,鉴于飞机振源中几乎各种频率分量都有,所以会产生机体与减振系统耦合振动,从而可能导致设备故障。由于不了解飞机机体的主要共振频率,某些非航空厂家供应的减振器不可能符合这一频率设计要求。