Chefspecialist V.D. Feldman

1. I stedet for et forord

For to et halvt år siden begyndte vores virksomhed serieproduktionen af "Balanset 1"-enheden, der er designet til at afbalancere roterende mekanismer i deres egne lejer.

Til dato er der produceret mere end 180 sæt, som bruges effektivt i forskellige industrier, herunder produktion og drift af ventilatorer, blæsere, elektriske motorer, maskinspindler, pumper, knusere, separatorer, centrifuger, kardan- og krumtapaksler og andre mekanismer.

På det seneste har vores virksomhed modtaget et stort antal henvendelser fra organisationer og enkeltpersoner om muligheden for at bruge vores udstyr til afbalancering af fly- og helikopterpropeller i marken.

Desværre havde vores specialister med mange års erfaring i afbalancering af forskellige maskiner aldrig tidligere beskæftiget sig med dette problem. Derfor var de råd og anbefalinger, vi kunne give vores kunder, meget generelle og gav dem ikke altid mulighed for effektivt at løse det aktuelle problem.

Denne situation begyndte at blive bedre i foråret. Det skyldtes V.D. Chvokovs aktive holdning, som organiserede og deltog aktivt sammen med os i arbejdet med at afbalancere propellerne på Yak-52 og Su-29 fly, som han selv flyver.

Fig. 1.1. Yak-52-fly på flyvepladsen

Fig. 1.2. Su-29-fly på parkeringspladsen

2. Resultater af propelafbalancering og vibrationsundersøgelse af Yak-52 kunstflyet

2.1. Indledning

I maj-juli 2014 blev der arbejdet på vibrationsundersøgelsen af Yak-52-flyet, der var udstyret med M-14P-flymotoren, og afbalanceringen af dets tobladede propel.

Afbalanceringen blev udført i ét plan ved hjælp af afbalanceringssættet "Balanset 1", serienummer 149.

Måleskemaet, der bruges under afbalanceringen, er vist i fig. 2.1.

Under afbalanceringsprocessen blev vibrationssensoren (accelerometer) 1 installeret på motorens gearkasses frontdæksel ved hjælp af en magnet på et specielt beslag.

Laserfasevinkelsensoren 2 blev også installeret på gearkassedækslet og orienteret mod det reflekterende mærke, der var anbragt på et af propelbladene.

Analoge signaler fra sensorerne blev overført via kabler til måleenheden i "Balanset 1"-enheden, hvor de blev forbehandlet digitalt.

Derefter blev disse signaler i digital form sendt til en computer, hvor software behandlede disse signaler og beregnede massen og vinklen på den korrektionsvægt, der var nødvendig for at kompensere for ubalancen på propellen.

2.2. Under udførelsen af dette arbejde blev der erhvervet visse færdigheder, og der blev udviklet en teknologi til afbalancering af flypropeller under feltforhold ved hjælp af "Balanset 1"-enheden, herunder:

• Bestemmelse af placering og metoder til at installere (fastgøre) vibrations- og fasevinkelsensorer på objektet;
• Bestemmelse af resonansfrekvenserne for flere strukturelle elementer i flyet (motorophæng, propelblade);
• Identificering af motorens rotationsfrekvenser (driftstilstande), der sikrer minimal restubalance under afbalanceringen;
• Fastsættelse af tolerancer for den resterende ubalance i propellen osv.

Derudover blev der opnået interessante data om vibrationsniveauerne i fly udstyret med M-14P-motorer.

Nedenfor finder du de rapportmaterialer, der er udarbejdet på baggrund af resultaterne af dette arbejde.

Ud over afbalanceringsresultaterne indeholder de data om vibrationsundersøgelser af Yak-52 og Su-29 fly, der er foretaget under test på jorden og under flyvning.

Disse data kan være af interesse både for flypiloter og for specialister, der er involveret i deres vedligeholdelse.

Fig. 2.1. Måleskema til afbalancering af Yak-52-flyets propel.

Zk - gearkassens hovedhjul;

Zs - gearkassesatellitter;

Zn - gearkassens stationære tandhjul.

Under udførelsen af dette arbejde blev der under hensyntagen til erfaringerne med afbalancering af propellerne på Su-29- og Yak-52-flyene udført en række yderligere undersøgelser, herunder:

• Bestemmelse af de naturlige frekvenser for Yak-52-flyets motor- og propelsvingninger;
• Kontrol af størrelsen og den spektrale sammensætning af vibrationer i andenpilotens kabine under flyvning efter propelafbalancering;
• Kontrol af størrelsen og den spektrale sammensætning af vibrationer i andenpilotens kabine under flyvning efter propelafbalancering og justering af motorstøddæmpernes stramningskraft.

2.2. Resultater af undersøgelser af egenfrekvenser for motor- og propelsvingninger

De naturlige frekvenser for motorens svingninger, der er monteret på støddæmpere i flykroppen, blev bestemt ved hjælp af AD-3527 spektrumanalysatoren fra A&D (Japan) ved hjælp af stødpåvirkning af motorens svingninger.

I spektret af naturlige svingninger i Yak-52-flyets motorophæng, hvoraf et eksempel er vist i fig. 2.2, blev der identificeret fire hovedfrekvenser: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz og 120 Hz.

Fig. 2.2. Spektrum af naturlige frekvenser for Yak-52-flyets motorophæng.

Frekvenserne 74 Hz, 94 Hz og 120 Hz er sandsynligvis relateret til motorens montering (ophæng) på flyets krop.

Frekvensen 20 Hz er sandsynligvis forbundet med flyets naturlige svingninger på understellet.

Propelbladenes egenfrekvenser blev også bestemt ved hjælp af metoden med slagudløsning.

I dette tilfælde blev der identificeret fire hovedfrekvenser: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz og 134 Hz.

Data om de naturlige frekvenser for Yak-52-flyets propel- og motorsvingninger kan være særligt vigtige, når man vælger den propelrotationsfrekvens, der bruges under afbalanceringen. Hovedbetingelsen for at vælge denne frekvens er at sikre den størst mulige afvigelse fra de naturlige frekvenser for flyets strukturelle elementer.

Derudover kan det være nyttigt at kende de naturlige frekvenser for individuelle komponenter og dele af flyet for at identificere årsagerne til en kraftig stigning (i tilfælde af resonans) i visse komponenter af vibrationsspektret ved forskellige motorhastighedstilstande.

2.3. Resultater af afbalancering

Som nævnt ovenfor blev propelafbalanceringen udført i ét plan, hvilket resulterede i en dynamisk udligning af propelens kraftubalance.

Det var ikke muligt at udføre dynamisk afbalancering i to planer, hvilket ville gøre det muligt at kompensere for både kraft- og momentubalance i propellen, da designet af den propel, der er installeret på Yak-52-flyet, kun giver mulighed for at danne ét korrektionsplan.

Propelafbalanceringen blev udført ved en rotationsfrekvens på 1150 o/min (60%), hvor det var muligt at opnå de mest stabile vibrationsmålingsresultater med hensyn til amplitude og fase fra start til start.

Propelafbalanceringen fulgte det klassiske "two-run"-skema.

Under den første kørsel blev vibrationens amplitude og fase ved propellens rotationsfrekvens i dens oprindelige tilstand bestemt.

Under den anden kørsel blev amplituden og fasen af vibrationen ved propellens rotationsfrekvens bestemt efter installation af en prøvemasse på 7 g på propellen.

Baseret på disse data blev massen M = 19,5 g og monteringsvinklen for korrektionsvægten F = 32° beregnet ved hjælp af software.

På grund af propellens design, som ikke gør det muligt at montere korrektionsvægten i den ønskede vinkel, blev der monteret to tilsvarende vægte på propellen:

• Vægt M1 = 14 g ved vinkel F1 = 0°;
• Vægt M2 = 8,3 g ved vinkel F2 = 60°.

Efter montering af de specificerede korrektionsvægte på propellen faldt vibrationen målt ved en rotationsfrekvens på 1150 o/min og forbundet med propelens ubalance fra 10,2 mm/sek i den oprindelige tilstand til 4,2 mm/sek efter afbalancering.

I dette tilfælde faldt propellens faktiske ubalance fra 2340 g*mm til 963 g*mm.

2.4. Kontrol af effekten af afbalanceringsresultaterne på Yak-52-flyets vibrationsniveau på jorden ved andre propelrotationsfrekvenser

Resultaterne af kontrollen af Yak-52-flyets vibrationer, udført ved andre motordriftstilstande opnået under test på jorden, er vist i tabel 2.1.

Som det fremgår af tabellen, påvirkede den udførte afbalancering Yak-52-flyets vibrationer positivt i alle dets driftstilstande.

Tabel 2.1.

№	Rotationsfrekvens, %	Propelens omdrejningsfrekvens, rpm	RMS-vibrationshastighed, mm/sek.
1	60	1153	4.2
2	65	1257	2.6
3	70	1345	2.1
4	82	1572	1.25

Yderligere resultater af vibrationstest

2.5. Kontrol af Yak-52-flyets vibrationer i luften ved de vigtigste flyvetilstande før og efter justering af støddæmperens spænding

Desuden blev der under test på jorden identificeret en betydelig reduktion i flyets vibrationer med en stigning i propelens rotationsfrekvens.

Dette kan forklares med en større grad af afvigelse af propelens rotationsfrekvens fra flyets naturlige svingningsfrekvens på chassiset (formodentlig 20 Hz), som opstår, når propelens rotationsfrekvens øges.

Ud over de vibrationstest, der blev udført efter propelafbalanceringen på jorden (se afsnit 2.3), blev der udført vibrationsmålinger af Yak-52-flyet under flyvning.

Vibrationer under flyvning blev målt i den anden pilots kabine i lodret retning ved hjælp af en bærbar vibrationsspektrumanalysator model AD-3527 fra A&D (Japan) i frekvensområdet fra 5 til 200 (500) Hz.

Målingerne blev foretaget ved fem hovedmotorhastigheder, der svarer til henholdsvis 60%, 65%, 70% og 82% af den maksimale omdrejningsfrekvens.

Måleresultaterne, som blev udført før justering af støddæmperne, er vist i tabel 2.2.

Tabel 2.2.

Komponenter til vibrationsspektrum

№	Propelens omdrejningsfrekvens, %	Propelens omdrejningsfrekvens, rpm	Vв1 (Hz)	Amplitude Vв1 (mm/sek)	Vн (Hz)	Amplitude Vн (mm/sek)	Vк1 (Hz)	Amplitude Vк1 (mm/sek)	Vв2 (Hz)	Amplitude Vв2 (mm/sek)	Vк2 (Hz)	Amplitude Vк2 (mm/sek)	Vв4 (Hz)	Amplitude Vв4 (mm/sek)	Vк3 (Hz)	Amplitude Vк3 (mm/sek)	Vв5 (Hz)	Amplitude Vв5 (mm/sek)	V∑ (mm/sek)
1	60	1155	1155	4.4	1560	1.5	1755	1.0	2310	1.5	3510	4.0	4620	1.3	5265	0.7	5775	0.9	6.1
			1244	3.5	1680	1.2	1890	2.1	2488	1.2	3780	4.1	4976	0.4	5670	1.2
2	65	1244	1244	3.5	1680	1.2	1890	2.1	2488	1.2	3780	4.1	4976	0.4	5670	1.2			6.2
			1342	2.8	1860	0.4	2040	3.2	2684	0.4	4080	2.9	5369	2.3
3	70	1342	1342	2.8	1860	0.4	2040	3.2	2684	0.4	4080	2.9	5369	2.3				5.0
			1580	4.7	2160	2.9	2400	1.1	3160	0.4	4800	12.5
4	82	1580	1580	4.7	2160	2.9	2400	1.1	3160	0.4	4800	12.5						13.7
			1830	2.2	2484	3.4	2760	1.7	3660	2.8	5520	15.8	7320	3.7
5	94	1830	1830	2.2	2484	3.4	2760	1.7	3660	2.8	5520	15.8	7320	3.7				17.1

Som eksempel viser figur 2.3 og 2.4 de spektrumgrafer, der blev opnået ved måling af vibrationer i Yak-52-flyets kabine ved tilstandene 60% og 94%, der blev brugt til udfyldning af tabel 2.2.

Fig. 2.3. Vibrationsspektrum i Yak-52-flyets kabine ved 60%-tilstand.

Fig. 2.4. Vibrationsspektrum i Yak-52-flyets kabine ved 94%-tilstand.

Som det fremgår af tabel 2.2, forekommer hovedkomponenterne i de vibrationer, der måles i den anden pilots kabine, ved propelrotationsfrekvenserne V_в1 (fremhævet med gult), motorens krumtapaksel V_к1 (fremhævet med blåt), og luftkompressorens drev (og/eller frekvenssensor) V_н (fremhævet med grønt), såvel som ved deres højere overtoner V_в2, V_в4, V_в5og V_к2, V_к3.

Den maksimale samlede vibration V_∑ blev fundet ved hastighedstilstande på 82% (1580 o/min af propellen) og 94% (1830 o/min).

Hovedkomponenten i denne vibration optræder ved 2. harmoniske af motorens krumtapaksels rotationsfrekvens V_к2 og når henholdsvis værdier på 12,5 mm/sek. ved en frekvens på 4800 cyklusser/min og 15,8 mm/sek. ved en frekvens på 5520 cyklusser/min.

Det kan antages, at denne komponent er forbundet med driften af motorens stempelgruppe (slagprocesser, der opstår under stemplernes dobbelte bevægelse pr. krumtapakselomdrejning).

Den kraftige stigning i denne komponent ved 82% (første nominelle) og 94% (start) skyldes sandsynligvis ikke defekter i stempelgruppen, men resonanssvingningerne fra motoren, der er monteret i flykroppen på støddæmpere.

Denne konklusion bekræftes af de tidligere omtalte eksperimentelle resultater af kontrollen af de naturlige frekvenser af motorophængets svingninger, i hvis spektrum der er 74 Hz (4440 cyklusser/min), 94 Hz (5640 cyklusser/min) og 120 Hz (7200 cyklusser/min).

To af disse naturlige frekvenser, 74 Hz og 94 Hz, ligger tæt på krumtapakselrotationens 2. harmoniske frekvenser, som forekommer ved motorens første nominelle og starttilstand.

På grund af de betydelige vibrationer ved 2. krumtapakselharmoni, der blev fundet under vibrationstestene ved motorens første nominelle og starttilstand, blev der udført en kontrol og justering af spændekraften på motorophængets støddæmpere.

De sammenlignende testresultater, der blev opnået før og efter justering af støddæmperne for propelens rotationsfrekvens (V_в1) og 2. harmoniske af krumtapakslens rotationsfrekvens (V_к2) er præsenteret i tabel 2.3.

Tabel 2.3.

№	Propelens omdrejningsfrekvens, %	Propelens omdrejningsfrekvens, rpm	Vв1 (Før)	Vв1 (Efter)	Vк2 (Før)	Vк2 (Efter)
1	60	1155 (1140)	1155 4.4	1140 3.3	3510 3.6	3480 3.0
2	65	1244 (1260)	1244 3.5	1260 3.5	3780 4.1	3840 4.3
3	70	1342 (1350)	1342 2.8	1350 3.3	4080 2.9	4080 1.2
4	82	1580 (1590)	1580 4.7	1590 4.2	4800 12.5	4830 16.7
5	94	1830 (1860)	1830 2.2	1860 2.7	5520 15.8	5640 15.2

Som det fremgår af tabel 2.3, førte justeringen af støddæmperne ikke til væsentlige ændringer i flyets vigtigste vibrationskomponenter.

Det skal også bemærkes, at amplituden af den spektrale komponent, der er forbundet med propelubalancen V_в1detekteret ved tilstand 82% og 94% (se tabel 1.2 og 1.3), er henholdsvis 3-7 gange lavere end amplituderne af V_к2, der er til stede i disse tilstande.

Ved andre flyvetilstande er komponenten V_в1 varierer fra 2,8 til 4,4 mm/sek.

Som det fremgår af tabel 2.2 og 2.3, bestemmes ændringerne, når der skiftes fra en tilstand til en anden, ikke primært af afbalanceringens kvalitet, men af graden af afvigelse af propelens rotationsfrekvens fra egenfrekvenserne for forskellige strukturelle elementer i flyet.

2.6. Konklusioner fra resultaterne af arbejdet

2.6.1.

Afbalanceringen af Yak-52-flyets propel, der blev udført ved en propelrotationsfrekvens på 1150 o/min (60%), gjorde det muligt at reducere propelvibrationerne fra 10,2 mm/sek. til 4,2 mm/sek.

På baggrund af erfaringerne med afbalancering af Yak-52 og Su-29 flypropeller ved hjælp af "Balanset-1" enheden kan det antages, at der er mulighed for yderligere at reducere vibrationsniveauet for Yak-52 flypropeller.

Dette kan især opnås ved at vælge en anden (højere) propelrotationsfrekvens under afbalanceringen, hvilket giver mulighed for en større afvigelse fra flyets naturlige svingningsfrekvens på 20 Hz (1200 cyklusser/min), der blev identificeret under testene.

2.6.2.

Som det fremgår af resultaterne af vibrationstests af Yak-52-flyet under flyvning, indeholder dets vibrationsspektre (ud over den førnævnte komponent, der optræder ved propelens rotationsfrekvens) flere andre komponenter, der er forbundet med driften af krumtapakslen, motorens stempelgruppe samt luftkompressorens drev (og/eller frekvenssensor).

Størrelsen af disse vibrationer ved tilstand 60%, 65% og 70% kan sammenlignes med størrelsen af den vibration, der er forbundet med propelubalancen.

En analyse af disse vibrationer viser, at selv en fuldstændig eliminering af vibrationer fra propelens ubalance ikke vil reducere flyets samlede vibrationer i disse tilstande med mere end 1,5 gange.

2.6.3.

Den maksimale samlede vibration V_∑ af Yak-52-flyet blev fundet ved hastighedstilstande på 82% (1580 o/min af propellen) og 94% (1830 o/min af propellen).

Hovedkomponenten i denne vibration optræder ved 2. harmoniske af motorens krumtapaksels rotationsfrekvens V_к2 (ved frekvenser på 4800 cyklusser/min eller 5520 cyklusser/min), hvor den når værdier på henholdsvis 12,5 mm/sek og 15,8 mm/sek.

Det kan med rimelighed antages, at denne komponent er forbundet med driften af motorens stempelgruppe (slagprocesser, der opstår under stemplernes dobbelte bevægelse pr. krumtapakselomdrejning).

Den kraftige stigning i denne komponent ved tilstandene 82% (første nominelle) og 94% (start) skyldes sandsynligvis ikke defekter i stempelgruppen, men resonanssvingninger i motoren, der er monteret i flykroppen på støddæmpere.

Den justering af støddæmperne, der blev foretaget under testene, førte ikke til væsentlige ændringer i vibrationerne.

Denne situation kan formentlig betragtes som en designforglemmelse fra flyudviklernes side, da de valgte motorens monteringssystem (ophæng) i flykroppen.

2.6.4.

De data, der blev opnået under afbalanceringen og yderligere vibrationstests (se resultaterne af flytest i afsnit 2.5), gør det muligt at konkludere, at periodisk vibrationsovervågning kan være nyttig til den diagnostiske vurdering af flymotorens tekniske tilstand.

Et sådant arbejde kan f.eks. udføres ved hjælp af "Balanset-1"-enheden, i hvilken software funktionen til spektral vibrationsanalyse er implementeret.

---

3. Resultater af afbalancering af MTV-9-K-C/CL 260-27-propellen og vibrationsundersøgelse af Su-29-kunstflyet

3.1. Indledning

Den 15. juni 2014 blev afbalanceringen af den trebladede MTV-9-K-C/CL 260-27-propel på M-14P-luftfartsmotoren i Su-29-kunstflyet udført.

Ifølge producenten var propellen foreløbig statisk afbalanceret, hvilket fremgår af tilstedeværelsen af en korrigerende vægt i plan 1, der blev installeret på produktionsanlægget.

Afbalanceringen af propellen, der er direkte installeret på Su-29-flyet, blev udført ved hjælp af vibrationsafbalanceringssættet "Balanset-1", serienummer 149.

Måleskemaet, der bruges under afbalanceringen, er vist i figur 3.1.

Under afbalanceringsprocessen blev vibrationssensoren (accelerometer) 1 monteret på motorens gearkassehus ved hjælp af en magnet på et særligt beslag.

Laserfasevinkelsensoren 2 var også monteret på gearkassehuset og orienteret mod det reflekterende mærke, der var anbragt på et af propelbladene.

Analoge signaler fra sensorerne blev sendt via kabler til måleenheden i "Balanset-1"-enheden, hvor de blev forbehandlet digitalt.

Derefter blev disse signaler sendt i digital form til en computer, hvor softwarebehandling af disse signaler blev udført, og massen og vinklen på den korrigerende vægt, der var nødvendig for at kompensere for propelens ubalance, blev beregnet.

Fig. 3.1. Måleskema til afbalancering af Su-29-flyets propel.

Z_k - Gearkassens hovedgearhjul med 75 tænder;

Z_c - gearkassesatellitter i en mængde af 6 stykker med 18 tænder hver;

Z_n - Gearkassens stationære tandhjul med 39 tænder.

Før dette arbejde blev udført, blev der i betragtning af erfaringerne fra afbalanceringen af Yak-52-flyets propel udført en række yderligere undersøgelser, herunder:

• Bestemmelse af de naturlige frekvenser for Su-29-flyets motor- og propelsvingninger;
• Kontrol af størrelsen og den spektrale sammensætning af den første vibration i den anden pilots kabine før afbalancering.

3.2. Resultater af undersøgelser af de naturlige frekvenser for motor- og propeloscillationer

De naturlige frekvenser for motorens svingninger, der er monteret på støddæmpere i flykroppen, blev bestemt ved hjælp af AD-3527 spektrumanalysatoren fra A&D (Japan) ved hjælp af stødpåvirkning af motorens svingninger.

I spektret af motorophængets naturlige svingninger (se fig. 3.2) blev der identificeret seks hovedfrekvenser: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz.

Af disse antages det, at frekvenserne 66 Hz, 88 Hz og 120 Hz er direkte relateret til funktionerne i motorens montering (ophæng) på flykroppen.

Frekvenserne 16 Hz og 22 Hz er sandsynligvis forbundet med flyets naturlige svingninger på understellet.

Frekvensen 37 Hz er sandsynligvis relateret til den naturlige frekvens for svingninger i flyets propelblade.

Denne antagelse bekræftes af resultaterne af kontrollen af propelsvingningernes egenfrekvenser, som også blev opnået ved hjælp af metoden med slagudløsning.

I spektret af propelbladets naturlige svingninger (se fig. 3.3) blev der identificeret tre hovedfrekvenser: 37 Hz, 100 Hz og 174 Hz.

Data om de naturlige frekvenser for propelbladets og motorens svingninger i Su-29-flyet kan være særligt vigtige, når man vælger den propelrotationsfrekvens, der bruges under afbalanceringen. Den vigtigste betingelse for at vælge denne frekvens er at sikre den størst mulige afvigelse fra de naturlige frekvenser for flyets strukturelle elementer.

Desuden kan det være nyttigt at kende de naturlige frekvenser for individuelle komponenter og dele af flyet for at identificere årsagerne til en kraftig stigning (i tilfælde af resonans) i visse komponenter af vibrationsspektret ved forskellige motorhastighedstilstande.

3.3. Kontrol af vibrationer i andenpilotens kabine i Su-29-flyet på jorden før afbalancering

Su-29-flyets oprindelige vibrationer, der blev identificeret før propelafbalanceringen, blev målt i den anden pilots kabine i lodret retning ved hjælp af en bærbar vibrationsspektrumanalysator model AD-3527 fra A&D (Japan) i frekvensområdet fra 5 til 200 Hz.

Målingerne blev foretaget ved fire hovedmotorhastigheder, der svarer til henholdsvis 60%, 65%, 70% og 82% af den maksimale omdrejningsfrekvens.

De opnåede resultater fremgår af tabel 3.1.

Som det fremgår af tabel 2.1, forekommer de vigtigste vibrationskomponenter ved propelens rotationsfrekvenser V_в1, motorens krumtapaksel V_к1og luftkompressorens drev (og/eller frekvenssensor) V_нsamt ved krumtapakslens 2. harmoniske V_к2 og muligvis propellens 3. harmoniske (blad) V_в3som ligger tæt på krumtapakslens anden harmoniske frekvens.

Tabel 3.1.

№	Propelens omdrejningsfrekvens, %	Propelens omdrejningsfrekvens, rpm	Vв1	Vн	Vк1	Vв3	Vк2	Vв4	Vк3	V?	V∑, mm/sek
1	60	1150 5.4	1560 2.6	1740 2.0	3450 –	3480 –	6120 2.8	–	–	–	8.0
2	65	1240 5.7	1700 2.4	1890 3.2	3780 –	–	–	–	–	–	10.6
3	70	1320 5.2	1860 3.0	2010 2.5	3960 –	4020 –	–	–	–	11.5
4	82	1580 3.2	2160 1.5	2400 3.0	4740 –	4800 8.5	–	–	–	9.7

Desuden blev der i vibrationsspektret ved hastighedstilstanden 60% fundet en uidentificeret komponent med det beregnede spektrum ved en frekvens på 6120 cyklusser/min, hvilket kan skyldes resonans ved en frekvens på ca. 100 Hz i et af flyets strukturelle elementer. Et sådant element kunne være propellen, hvor en af de naturlige frekvenser er 100 Hz.

Den maksimale samlede vibration af flyet V_∑og nåede op på 11,5 mm/sek, blev fundet ved 70%-hastighedstilstanden.

Hovedkomponenten af den samlede vibration i denne tilstand forekommer ved den 2. harmoniske (4020 cyklusser/min) af motorens krumtapaksels rotationsfrekvens V_к2 og er lig med 10,8 mm/sek.

Det kan antages, at denne komponent er forbundet med driften af motorens stempelgruppe (slagprocesser, der opstår under stemplernes dobbelte bevægelse pr. krumtapakselomdrejning).

Den kraftige stigning i denne komponent ved 70%-tilstanden skyldes sandsynligvis resonanssvingningerne i et af flyets strukturelle elementer (motorophæng i flykroppen) ved en frekvens på 67 Hz (4020 cyklusser/min).

Det skal bemærkes, at ud over de stødforstyrrelser, der er forbundet med stempelgruppens funktion, kan vibrationens størrelse i dette frekvensområde påvirkes af den aerodynamiske kraft, der manifesterer sig ved propellens bladfrekvens (V_в3).

Ved 65%- og 82%-hastighedstilstandene ses en mærkbar stigning i komponenten V_к2 (V_в3) er også observeret, hvilket også kan forklares med resonanssvingninger i de enkelte flykomponenter.

Amplituden af den spektrale komponent, der er forbundet med propelubalancen V_в1der blev identificeret ved de vigtigste hastighedstilstande før afbalancering, varierede fra 2,4 til 5,7 mm/sek, hvilket generelt er lavere end værdien af V_к2 ved de tilsvarende tilstande.

Som det fremgår af tabel 3.1, bestemmes ændringerne, når der skiftes fra en tilstand til en anden, ikke kun af afbalanceringens kvalitet, men også af graden af afvigelse af propelens rotationsfrekvens fra de naturlige frekvenser for flyets strukturelle elementer.

3.4. Resultater af afbalancering

Propelafbalanceringen blev udført i et plan ved en rotationsfrekvens. Som et resultat af denne afbalancering blev propellens dynamiske kraftubalance udlignet.

Afbalanceringsprotokollen findes nedenfor i bilag 1.

Afbalanceringen blev udført ved en propelrotationsfrekvens på 1350 o/min og omfattede to målekørsler.

Under den første kørsel blev amplituden og fasen af vibrationen ved propelens rotationsfrekvens i den oprindelige tilstand bestemt.

Under den anden kørsel blev amplituden og fasen af vibrationen ved propelens rotationsfrekvens bestemt efter installation af en prøvemasse med kendt vægt på propellen.

Baseret på resultaterne af disse målinger blev massen og installationsvinklen for den korrigerende vægt i plan 1 bestemt.

Efter montering af den beregnede værdi af den korrigerende vægt på propellen, som var 40,9 g, faldt vibrationerne ved denne hastighedstilstand fra 6,7 mm/sek. i den oprindelige tilstand til 1,5 mm/sek. efter afbalancering.

Vibrationsniveauet i forbindelse med propelens ubalance ved andre hastighedstilstande faldt også og forblev inden for området 1 til 2,5 mm/sek. efter afbalanceringen.

Verifikation af afbalanceringskvalitetens effekt på flyets vibrationsniveau under flyvning blev ikke udført på grund af den utilsigtede skade på denne propel under en af træningsflyvningerne.

Det skal bemærkes, at resultatet af denne afbalancering adskiller sig væsentligt fra resultatet af fabriksafbalanceringen.

I særdeleshed:

• Vibrationen ved propellens rotationsfrekvens efter afbalanceringen på det permanente installationssted (på Su-29-flyets gearkasses udgangsaksel) blev reduceret med mere end 4 gange;
• Den korrigerende vægt, der blev installeret under afbalanceringsprocessen, blev forskudt ca. 130 grader i forhold til den vægt, der blev installeret på produktionsanlægget.

Mulige årsager til denne situation kan være:

• Målesystemfejl i producentens afbalanceringsstativ (usandsynligt);
• Geometriske fejl i monteringsstederne for spindelkoblingen på producentens afbalanceringsmaskine, hvilket fører til radial afvigelse af propellen, når den er installeret på spindlen;
• Geometriske fejl i monteringsstederne for udgangsakselkoblingen på flyets gearkasse, hvilket fører til radial runout af propellen, når den er installeret på gearkasseakslen.

3.5. Konklusioner fra resultaterne af arbejdet

3.5.1.

Afbalanceringen af Su-29-flyets propel, der blev udført i ét plan ved en propelrotationsfrekvens på 1350 o/min (70%), gjorde det muligt at reducere propelvibrationerne fra 6,7 mm/sek til 1,5 mm/sek.

Vibrationsniveauet i forbindelse med propelens ubalance ved andre hastighedstilstande faldt også markant og forblev inden for området 1 til 2,5 mm/sek.

3.5.2.

For at afklare de mulige årsager til de utilfredsstillende afbalanceringsresultater, der er udført på fabrikken, er det nødvendigt at kontrollere propellens radiale udløb på flymotorens gearkasse.

---

Bilag 1

BALANCERINGSPROTOKOL

MTV-9-K-C/CL 260-27-propellen på Su-29-kunstflyet

1. Kunde: V.D. Chvokov

2. Propellens installationssted: udgangsakslen på Su-29-flyets gearkasse

3. Propeltype: MTV-9-K-C/CL 260-27

4. Afbalanceringsmetode: samlet på stedet (i egne lejer), i ét plan

5. Propellens rotationsfrekvens under afbalancering, rpm: 1350

6. Model, serienummer og producent af afbalanceringsenheden: "Balanset-1", serienummer 149

7. Regulerende dokumenter brugt under afbalancering:

7.1. _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

8. Afregningsdato: 15.06.2014

9. Oversigtstabel over afbalanceringsresultater:

№	Resultater af målinger	Vibration, mm/sek	Ubalance, g* mm
1	Før afbalancering *)	6.7	6135
2	Efter afbalancering	1.5	1350
ISO 1940 Tolerance for klasse G 6.3			1500

*) Bemærk: Afbalanceringen blev udført med den korrigerende vægt, som producenten havde installeret, siddende på propellen.

10. Konklusion:

10.1. Vibrationsniveauet (resterende ubalance) efter afbalancering af propellen, der er installeret på udgangsakslen på Su-29-flyets gearkasse (se s. 9.2), er blevet reduceret med mere end 4 gange sammenlignet med den oprindelige tilstand (se s. 9.1).

10.2. Parametrene for den korrigerende vægt (masse, installationsvinkel), der bruges til at opnå resultatet i s. 10.1, adskiller sig væsentligt fra parametrene for den korrigerende vægt, der er installeret af producenten (MT-propeller).

Især blev der installeret en ekstra korrigerende vægt på 40,9 g på propellen under afbalanceringen, som blev forskudt med en vinkel på 130° i forhold til den vægt, der var installeret af producenten.

(Den vægt, der blev installeret af producenten, blev ikke fjernet fra propellen under den ekstra afbalancering).

Mulige årsager til denne situation kan være:

• Fejl i målesystemet på producentens afbalanceringsstativ;
• Geometriske fejl i monteringsstederne for spindelkoblingen på producentens afbalanceringsmaskine, hvilket fører til radial runout af propellen, når den er installeret på spindlen;
• Geometriske fejl i monteringsstederne for udgangsakselkoblingen på flyets gearkasse, hvilket fører til radial runout af propellen, når den er installeret på gearkasseakslen.

For at identificere den specifikke årsag, der fører til øget propelubalance, når den er installeret på udgangsakslen på Su-29-flyets gearkasse, er det nødvendigt at:

• Kontrollér målesystemet og den geometriske nøjagtighed af spindelmonteringsstederne på afbalanceringsmaskinen, der bruges til at afbalancere MTV-9-K-C/CL 260-27-propellen hos producenten;
• Kontroller det radiale udløb på propellen, der er monteret på Su-29-flyets gearkasses udgangsaksel.

Eksekutor:

Chefspecialist i LLC "Kinematics"

Feldman V.D.