Ground resonance of a rotorcraft, which may occur over a range of rotor speed, is attributed to the coupling of lead-lag frequency of the rotor blades to natural frequencies of the dynamic system constructed together with fuselage and landing gears. When the frequencies of the lead-lag motion of the blades and those of the roll or pitch motion of the fuselage approach to each other, resonant oscillations of the rotorcraft may to start and result in a catastrophic failure. A typical solution for the problem of ground resonance is to attach a mechanical damper to the lead-lag hinges of the rotor blades and to adjust the stiffness and damping characteristics of the landing gear.
Approximate prediction of the ground resonance is often conducted by linear modeling and analysis of characteristic roots of the system, although the effect of nonlinear quadratic damping was discovered recently by applying harmonic balance method. Double-stage oleo-pneumatic shock absorbers, employed for softer landing and more comfortable taxiing, show very strong nonlinear stiffness characteristics depending on dynamic amplitude, which is not known a priori.
In this study, observing the shock and vibration performances of rotorcraft landing gear, the nonlinear characteristics of double-stage oleo-pneumatic shock absorber are investigated. And, for the ground resonance analysis, how to deal with this nonlinear pneumatic stiffness problem by the harmonic balance method in an iterative manner is presented for an 8-DOF rotorcraft system and simulation results are discussed in two aspects. One is the necessity of the nonlinear treatment of the dual-stage pneumatic stiffness relative to the linear stiffness approximation. The other is how to choose the ratio of pneumatic pressure in two chambers or location of the break-over point relative to the static equilibrium point.
헬기의 지상운용 시 발생할 수 있는 지상공진은 헬기 회전익의 앞섬-뒤짐 현상에 의해 회전익의 스프링, 감쇠 특성이 회전속도에 의존하게 되어, 회전차/동체/착륙장치가 연성된 전체 계가 회전차의 임의의 회전 속도에서 음의 감쇠를 갖게 되어 불안정해지는 현상이다.이 현상이 지속되면 진폭이 불안정하게 커져서 헬기가 완전히 파괴되거나 심한 손상을 입고 승무원들도 피해를 보게 된다. 이는 각 회전익의 앞섬-뒤짐 힌지에 감쇠기를 부착하고 착륙장치에 강성 및 감쇠를 적절히 부여해 줌에 의해 방지할 수 있다.이 현상이 지속되면 진폭이 불안정하게 커져서 헬기가 완전히 파괴되거나 심한 손상을 입고 승무원들도 피해를 보게 된다. 이는 각 회전익의 앞섬-뒤짐 힌지에 감쇠기를 부착하고 착륙장치에 강성 및 감쇠를 적절히 부여해 줌에 의해 방지할 수 있다.
본 연구에서는 복동형 유·공압 완충장치의 비선형 강성과 감쇠 특성을 모두 고려하여 지상공진이 발생하는 회전익 속도 구간과 지상공진 발생 시 한계순환진동의 진폭을 반복적 조화평형법을 이용하여 계산해내는 지상공진 해석법을 제시하고자 한다. 또한, 착륙장치의 비선형 특성이 지상공진에 주는 영향을 분석함으로써 지상공진 방지를 위한 착륙장치 설계 기술에 대한 전반적인 내용에 대하여 연구를 수행하고자 한다.
