Reducing Harmful Vibration of Rotary-Wing Aircrew Seats Using Magnetorheological Dampers.

Abstract

The aim of this study was to investigate the use of magnetorheological (MR) dampers to protect rotary-wing aircrew from harmful vibration that exists in cockpits. Four semi-active control policies were developed to vary the force provided by these dampers for a given excitation state. To simulate the proposed control schemes in conjunction with the dampers, the dampers were characterized through experimental excitation and fitted to a Bouc Wen model through parameterization. A CH-124 aircrew seat is examined and a suggestion for MR damper placements is postulated. The entire system is reduced to a sprung mass-damper system for use in simulations. A base excitation similar to that found in rotary-wing cockpits and an impact disturbance were used in the simulations and the resulting accelerations of the seat were compared to determine how well each controller attenuated the external force transferred to the aircrew seat. It was found that the controllers either marginally under-performed or equally-performed compared to a damper kept at a constant minimum input current during constant harmonic vibration tests, but outperformed the passive scenario when subjected to a sudden impact disturbance.

Le but de cette étude était d'étudier l'utilisation des amortisseurs a base magnéto-rhéologique (MR) afin de protéger l’équipage des hélicoptères contre les vibrations qui se produisent dans les cockpits. Quatre méthodes de contrôle semi-actif ont été développées. Afin de vérifier l’efficacité des méthodes de contrôle proposés, une étude expérimentale pour déterminer les paramètres d’un amortisseur a base magnéto-rhéologique a été effectuée et un modèle mathématique basé sur le modèle de Bouc Wen a été développé. Le modèle de l’amortisseur a base magnéto-rhéologique et par suite utilisé avec un modèle de siège d'équipage d’un hélicoptère de type CH-124. Une excitation ayant des fréquences similaire à celles retrouvées dans les cockpits des hélicoptères ainsi que des perturbations externes ont été utilisées dans les simulations. Les accélérations du siège ont été comparé afin d’évaluer la performance de chaque méthode de contrôle et sa capacité de réduire les vibrations transmise à l’équipage.