Auswuchten von Flugzeugpropellern unter Feldbedingungen: Ein professioneller technischer Ansatz
Von Chefingenieur VD Feldman
BSTU „Voenmech“, benannt nach DF Ustinov
Fakultät für Waffen und Rüstungssysteme „E“
Abteilung E7 „Mechanik deformierbarer Festkörper“
Chefingenieur und Entwickler der Instrumente der Balanset-Serie
Herausgegeben von NA Shelkovenko
Optimiert durch KI
Wenn ein Flugzeugtriebwerk während des Fluges übermäßig vibriert, handelt es sich nicht nur um ein mechanisches Problem, sondern um ein kritisches Sicherheitsrisiko, das sofortige Aufmerksamkeit erfordert. Unwuchtige Propeller können zu katastrophalen Ausfällen führen und sowohl die Flugzeugintegrität als auch die Sicherheit des Piloten gefährden. Diese umfassende Analyse präsentiert praxiserprobte Methoden für Auswuchten von Propellern unter Einsatz modernster tragbarer Ausrüstung, basierend auf umfassender praktischer Erfahrung mit verschiedenen Flugzeugtypen.
1. Hintergrund und Motivation zum Auswuchten von Feldpropellern
Vor zweieinhalb Jahren begann unser Unternehmen mit der Serienproduktion des Geräts „Balanset 1“, das speziell für Auswuchten von Drehmechanismen in ihren eigenen LagernDieser revolutionäre Ansatz zur Betriebsauswuchtgeräte hat unsere Herangehensweise an die Flugzeugwartung verändert.
Bis heute wurden mehr als 180 Sets produziert, die in verschiedenen Branchen erfolgreich eingesetzt werden, darunter bei der Herstellung und dem Betrieb von Ventilatoren, Gebläsen, Elektromotoren, Maschinenspindeln, Pumpen, Brechern, Separatoren, Zentrifugen, Kardan- und Kurbelwellen und anderen Mechanismen. Allerdings ist die Auswuchten von Flugzeugpropellern Die Anwendung hat sich als eine der kritischsten und anspruchsvollsten erwiesen.
In letzter Zeit hat unser Unternehmen eine große Anzahl von Anfragen von Organisationen und Einzelpersonen bezüglich der Möglichkeit erhalten, unsere Geräte für Auswuchten von Flugzeug- und Hubschrauberpropellern unter FeldbedingungenDieses gestiegene Interesse spiegelt die wachsende Anerkennung der Bedeutung einer ordnungsgemäßen Propellerwartung in der Flugsicherheit.
Leider hatten sich unsere Spezialisten, die über langjährige Erfahrung im Auswuchten verschiedener Maschinen verfügen, noch nie mit dieser spezifischen Herausforderung in der Luftfahrt befasst. Daher waren die Ratschläge und Empfehlungen, die wir unseren Kunden geben konnten, sehr allgemein und ermöglichten es ihnen nicht immer, die komplexen Probleme im Zusammenhang mit Flugzeugschwingungsanalyse und Korrektur der Propellerunwucht.
Diese Situation begann sich in diesem Frühjahr zu verbessern. Dies war auf die aktive Position von VD Chvokov zurückzuführen, der die Arbeit an organisierte und aktiv mit uns daran teilnahm Auswuchten der Propeller von Yak-52 und Su-29 Flugzeugen, die er steuert. Seine praktische Flugerfahrung kombiniert mit unserem technischen Know-how bildete die perfekte Grundlage für die Entwicklung zuverlässiger Propellerauswuchtverfahren.
2. Umfassende Propellerauswucht- und Schwingungsanalyse des Kunstflugzeugs Yak-52
2.1. Einführung in die erweiterte Flugzeugschwingungsüberwachung
Im Mai – Juli 2014 wurden umfangreiche Arbeiten an der Schwingungsuntersuchung des Yak-52-Flugzeugs, das mit dem M-14P-Flugmotor ausgestattet ist, und der Auswuchten seines ZweiblattpropellersDiese umfassende Studie stellt eine der detailliertesten Analysen von Flugzeugpropellerdynamik jemals unter Feldbedingungen durchgeführt.
Die Auswuchten von Propellern wurde in einer Ebene mit dem Auswuchtset „Balanset 1“, Seriennummer 149, durchgeführt. Dieses Ein-Ebenen-Auswuchtverfahren ist speziell für dynamisches Auswuchten Anwendungen, bei denen das Verhältnis von Rotorlänge zu Rotordurchmesser eine wirksame Korrektur durch eine einzige Korrekturebene zulässt.
Das Messschema, das während Auswuchten von Propellern ist in Abb. 2.1 dargestellt, die die präzise Sensorplatzierung veranschaulicht, die für eine genaue Schwingungsanalyse.
Während der PropellerauswuchtprozessDer Vibrationssensor (Beschleunigungssensor) 1 wurde mithilfe eines magnetischen Befestigungssystems auf einer speziell entwickelten Halterung an der Frontabdeckung des Motorgetriebes montiert. Diese Platzierung gewährleistet eine optimale Signalerfassung unter Einhaltung der für Flugzeugwartung.
Der Laser-Phasenwinkelsensor 2 wurde ebenfalls auf dem Getriebedeckel installiert und auf die reflektierende Markierung an einem der Propellerblätter ausgerichtet. Diese Konfiguration ermöglicht eine präzise Phasenwinkelmessung, die für die genaue Positionsbestimmung entscheidend ist. Korrektur der Propellerunwucht Gewichte.
Die analogen Signale der Sensoren wurden über abgeschirmte Kabel an die Messeinheit des Geräts „Balanset 1“ übertragen, wo sie einer aufwändigen digitalen Vorverarbeitung unterzogen wurden, um Rauschen zu eliminieren und die Signalqualität zu verbessern.
Anschließend wurden diese Signale in digitaler Form an einen Computer gesendet, wo fortschrittliche Softwarealgorithmen diese Signale verarbeiteten und die Masse und den Winkel des Korrekturgewichts berechneten, das zum Ausgleich der PropellerunwuchtDieser rechnerische Ansatz gewährleistet mathematische Präzision in Bilanzierungsberechnungen.
Technische Anmerkungen:
- Zk – Hauptzahnrad des Getriebes
- Zs – Getriebesatelliten
- Zn – stationäres Zahnrad des Getriebes
2.2. Entwickelte fortschrittliche Techniken und Technologien
Während der Durchführung dieser Arbeit wurden bestimmte kritische Fähigkeiten erworben und eine umfassende Technologie zum Auswuchten von Flugzeugpropellern unter Feldbedingungen Mit dem Gerät „Balanset 1“ wurde Folgendes entwickelt:
- Optimierung der Sensorinstallation: Bestimmen der optimalen Standorte und Methoden zur Installation (Befestigung) von Vibrations- und Phasenwinkelsensoren an der Flugzeugstruktur, um die Signalqualität zu maximieren und gleichzeitig die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften zu gewährleisten;
- Resonanzfrequenzanalyse: Bestimmung der Resonanzfrequenzen verschiedener Strukturelemente des Flugzeugs (Motoraufhängung, Propellerblätter), um Anregungen bei Auswuchtvorgängen zu vermeiden;
- Auswahl des Betriebsmodus: Identifizierung der Motordrehzahlen (Betriebsarten), die eine minimale Restunwucht gewährleisten während Propellerauswuchtvorgänge;
- Qualitätsstandards: Festlegung von Toleranzen für die Restunwucht des Propellers gemäß internationalen Luftfahrtstandards und Sicherheitsanforderungen.
Darüber hinaus werden wertvolle Daten über die Vibrationspegel von Flugzeugen Es wurden Flugzeuge mit M-14P-Motoren beschafft, die einen wesentlichen Beitrag zur Wissensbasis für die Flugzeugwartung leisten.
Nachfolgend finden Sie die detaillierten Berichtsmaterialien, die auf der Grundlage der Ergebnisse dieser Arbeiten zusammengestellt wurden. Darin finden Sie neben den Ergebnisse des Propellerauswuchtens, umfassende Daten über die Schwingungsuntersuchungen von Flugzeugen des Typs Yak-52 und Su-29, die bei Boden- und Flugtests gewonnen wurden, werden bereitgestellt.
Diese Daten können sowohl für Flugzeugpiloten als auch für Spezialisten von großem Interesse sein, die an Flugzeugwartungund bietet praktische Einblicke für eine verbesserte Flugsicherheitsprotokolle.
Bei der Durchführung dieser Arbeiten wurden die Erfahrungen aus Auswuchten der Propeller der Flugzeuge Su-29 und Yak-52 wurden eine Reihe zusätzlicher umfassender Studien durchgeführt, darunter:
- Eigenfrequenzanalyse: Bestimmung der Eigenfrequenzen der Motor- und Propellerschwingungen des Flugzeugs Yak-52;
- Beurteilung von Flugvibrationen: Überprüfung der Stärke und spektralen Zusammensetzung der Vibrationen in der zweiten Pilotenkabine während des Fluges nach Auswuchten von Propellern;
- Systemoptimierung: Überprüfung der Stärke und spektralen Zusammensetzung der Vibrationen in der zweiten Pilotenkabine während des Fluges nach Auswuchten von Propellern und Einstellen der Anzugskraft der Motorstoßdämpfer.
2.2. Ergebnisse von Untersuchungen zu Eigenfrequenzen von Motor- und Propellerschwingungen
Die Eigenfrequenzen der Motorschwingungen, die auf Stoßdämpfern im Flugzeugrumpf montiert sind, wurden mit dem professionellen Spektrumanalysator AD-3527 von A&D (Japan) durch kontrollierte Stoßanregung der Motorschwingungen ermittelt. Diese Methode stellt den Goldstandard in Flugzeugschwingungsanalyse.
Im Spektrum der Eigenschwingungen der Motoraufhängung des Yak-52-Flugzeugs, ein Beispiel hierfür ist in Abb. 2.2 dargestellt, wurden vier Hauptfrequenzen mit hoher Präzision identifiziert: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz, 120 Hz. Diese Frequenzen sind entscheidend für das Verständnis der dynamisches Verhalten des Flugzeugs und Optimierung Propellerauswuchtverfahren.
Frequenzanalyse und Implikationen:
Die Frequenzen 74 Hz, 94 Hz und 120 Hz hängen wahrscheinlich mit den spezifischen Eigenschaften der Motoraufhängung am Flugzeugrumpf zusammen. Diese Frequenzen müssen bei Propellerauswuchtvorgänge um Resonanzanregungen zu verhindern.
Die Frequenz 20 Hz steht höchstwahrscheinlich im Zusammenhang mit den Eigenschwingungen des gesamten Flugzeugs am Fahrwerksrahmen und stellt eine Grundschwingung der gesamten Flugzeugstruktur dar.
Auch die Eigenfrequenzen der Propellerblätter wurden mit derselben strengen Stoßanregungsmethode ermittelt, wodurch eine einheitliche Messmethodik gewährleistet wurde.
In dieser umfassenden Analyse wurden vier Hauptfrequenzen identifiziert: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz und 134 Hz. Diese Frequenzen repräsentieren unterschiedliche Schwingungsmodi der Propellerblätter und sind wesentlich für Optimierung des Propellerausgleichs.
Technische Bedeutung:
Daten über die Eigenfrequenzen der Propeller- und Motorschwingungen des Flugzeugs Yak-52 können besonders wichtig sein bei der Auswahl der Propellerdrehfrequenz Wird beim Auswuchten verwendet. Die Hauptbedingung für die Auswahl dieser Frequenz besteht darin, eine möglichst große Abweichung von den Eigenfrequenzen der Flugzeugstrukturelemente sicherzustellen und so Resonanzzustände zu vermeiden, die die Schwingungen verstärken, anstatt sie zu reduzieren.
Darüber hinaus kann die Kenntnis der Eigenfrequenzen einzelner Komponenten und Teile des Flugzeugs äußerst nützlich sein, um die Ursachen für starke Anstiege (im Falle einer Resonanz) bestimmter Komponenten des Schwingungsspektrums bei verschiedenen Motordrehzahlmodi zu identifizieren und so Strategien zur vorausschauenden Wartung zu entwickeln.
2.3. Ergebnisse des Propellerausgleichs und Leistungsanalyse
Wie oben erwähnt, Auswuchten von Propellern Die Kraftverteilung erfolgte in einer Ebene, wodurch das Kräfteungleichgewicht des Propellers dynamisch ausgeglichen werden konnte. Dieser Ansatz eignet sich besonders für Propeller, deren axiale Abmessung im Vergleich zum Durchmesser relativ klein ist.
Aufführung dynamisches Auswuchten in zwei Ebenen, die theoretisch eine Kompensation sowohl der Kraft- als auch der Momentenunwucht des Propellers ermöglichen würde, war technisch nicht realisierbar, da die Konstruktion des Propellers der Jak-52 nur die Bildung einer zugänglichen Korrekturebene zulässt. Diese Einschränkung ist bei vielen Flugzeugpropellern üblich.
Die Auswuchten von Propellern Die Messung erfolgte bei einer sorgfältig gewählten Drehzahl von 1150 U/min (maximal 601 TP3T). Dadurch wurden von Anfang bis Ende die stabilsten Schwingungsmessergebnisse hinsichtlich Amplitude und Phase erzielt. Diese Frequenzwahl war entscheidend für die Wiederholbarkeit und Genauigkeit der Messung.
Die Propellerauswuchtverfahren folgte dem Industriestandard „Zwei-Run“-Schema, das mathematisch robuste Ergebnisse liefert:
- Erster Messlauf: Beim ersten Durchlauf wurden Amplitude und Phase der Schwingung bei der Rotationsfrequenz des Propellers im Ausgangszustand mit hoher Präzision ermittelt.
- Probelauf mit Gewichten: Im zweiten Lauf wurden nach der Montage einer genau berechneten Probemasse von 7 g auf dem Propeller die Amplitude und Phase der Schwingung bei der Rotationsfrequenz des Propellers ermittelt.
- Berechnungsphase: Basierend auf diesen umfangreichen Daten wurden mit Hilfe aufwändiger Softwarealgorithmen die Masse M = 19,5 g und der Einbauwinkel des Korrekturgewichts F = 32° berechnet.
Herausforderung und Lösung für die praktische Umsetzung:
Aufgrund der Konstruktionsmerkmale des Propellers, die die Installation des Korrekturgewichts im theoretisch erforderlichen Winkel von 32° nicht zulassen, wurden zwei gleichwertige Gewichte strategisch am Propeller installiert, um den gleichen Vektorsummeneffekt zu erzielen:
- Gewicht M1 = 14 g bei Winkel F1 = 0° (Referenzposition)
- Gewicht M2 = 8,3 g im Winkel F2 = 60° (Versatzlage)
Dieser Ansatz mit zwei Gewichten zeigt die Flexibilität, die in der Praxis erforderlich ist Auswuchten von Flugzeugpropellern Operationen, bei denen theoretische Lösungen an reale Einschränkungen angepasst werden müssen.
Erreichte quantitative Ergebnisse:
Nach der Montage der angegebenen Korrekturgewichte am Propeller wurde die Vibration bei einer Rotationsfrequenz von 1150 U/min gemessen und mit der Propellerunwucht dramatisch gesunken von 10,2 mm/s im Ausgangszustand zu 4,2 mm/s nach dem Ausgleich – was eine 59% Verbesserung bei der Vibrationsreduzierung.
In Bezug auf die tatsächliche Unwuchtquantifizierung verringerte sich die Propellerunwucht von 2340 g*mm Zu 963 g*mm, was die Wirksamkeit der Betriebsauswuchtverfahren.
2.4. Umfassende Schwingungsbewertung bei mehreren Betriebsfrequenzen
Die Ergebnisse der Überprüfung der Vibrationen des Yak-52-Flugzeugs, die bei verschiedenen Motorbetriebsarten durchgeführt wurden, sind in Tabelle 2.1 dargestellt. Diese Mehrfrequenzanalyse liefert wichtige Erkenntnisse zur Wirksamkeit von Auswuchten von Propellern über den gesamten Betriebsbereich.
Wie aus der Tabelle klar ersichtlich ist, Auswuchten von Propellern Die durchgeführten Tests wirkten sich positiv auf die Schwingungseigenschaften des Flugzeugs Yak-52 in allen Betriebsmodi aus und demonstrierten die Robustheit der Auswuchtlösung.
Tabelle 2.1. Vibrationsergebnisse in verschiedenen Betriebsarten
| № | Motorleistungseinstellung (%) | Propeller-Drehfrequenz (U/min) | RMS-Schwinggeschwindigkeit (mm/s) | Verbesserungsbewertung |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 60 | 1153 | 4.2 | Exzellent |
| 2 | 65 | 1257 | 2.6 | Hervorragend |
| 3 | 70 | 1345 | 2.1 | Hervorragend |
| 4 | 82 | 1572 | 1.25 | Außergewöhnlich |
2.5. Schwingungsanalyse im Flug vor und nach der Stoßdämpfereinstellung
Darüber hinaus wurde bei umfassenden Bodentests eine deutliche Reduzierung der Flugzeugvibration wurde mit einer Erhöhung der Propellerdrehzahl identifiziert. Dieses Phänomen liefert wertvolle Einblicke in die Beziehung zwischen Betriebsparametern und Schwingungseigenschaften von Flugzeugen.
Diese Vibrationsreduzierung lässt sich durch eine stärkere Abweichung der Propellerrotationsfrequenz von der Eigenschwingungsfrequenz des Flugzeugs am Fahrgestell (vermutlich 20 Hz) erklären, die bei steigender Propellerrotationsfrequenz auftritt. Dies zeigt, wie wichtig es ist, dynamisches Verhalten von Flugzeugen für optimalen Betrieb.
Zusätzlich zu den umfangreichen Vibrationstests, die nach der Auswuchten von Propellern Am Boden (siehe Abschnitt 2.3) wurden mithilfe modernster Instrumente detaillierte Vibrationsmessungen des Flugzeugs Yak-52 im Flug durchgeführt.
Flugtestmethodik: Die Vibrationen während des Fluges wurden in der zweiten Pilotenkabine in vertikaler Richtung mit einem tragbaren Vibrationsspektrumanalysator Modell AD-3527 von A&D (Japan) im Frequenzbereich von 5 bis 200 (500) Hz gemessen. Dieser umfassende Frequenzbereich gewährleistet die Erfassung aller signifikanten Vibrationskomponenten.
Die Messungen wurden systematisch bei fünf Hauptdrehzahlmodi des Motors durchgeführt, die jeweils 60%, 65%, 70% und 82% seiner maximalen Rotationsfrequenz entsprachen, wodurch eine vollständige Betriebsspektrumanalyse ermöglicht wurde.
Die Messergebnisse, die vor der Einstellung der Stoßdämpfer durchgeführt wurden, sind in der folgenden ausführlichen Tabelle 2.2 aufgeführt.
Tabelle 2.2. Detaillierte Analyse der Schwingungsspektrumkomponenten
| Modus | Leistung (%) | Drehzahl | Vв1 (Hz) | Verstärker Vв1 | Vн (Hz) | Verstärker Vн | Vк1 (Hz) | Verstärker Vк1 | Vв2 (Hz) | Verstärker Vв2 | Vк2 (Hz) | Verstärker Vк2 | Gesamt V∑ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 60 | 1155 | 1155 | 4.4 | 1560 | 1.5 | 1755 | 1.0 | 2310 | 1.5 | 3510 | 4.0 | 6.1 |
| 2 | 65 | 1244 | 1244 | 3.5 | 1680 | 1.2 | 1890 | 2.1 | 2488 | 1.2 | 3780 | 4.1 | 6.2 |
| 3 | 70 | 1342 | 1342 | 2.8 | 1860 | 0.4 | 2040 | 3.2 | 2684 | 0.4 | 4080 | 2.9 | 5.0 |
| 4 | 82 | 1580 | 1580 | 4.7 | 2160 | 2.9 | 2400 | 1.1 | 3160 | 0.4 | 4800 | 12.5 | 13.7 |
Als Beispiele für die detaillierte Spektralanalyse zeigen die Abbildungen 2.3 und 2.4 die tatsächlichen Spektrumdiagramme, die bei der Messung der Vibration in der Flugzeugkabine der Yak-52 bei den Modi 60% und 94% erhalten wurden, die für die umfassende Datenerfassung in Tabelle 2.2 verwendet wurden.
Umfassende Spektrumanalyse:
Wie aus Tabelle 2.2 hervorgeht, treten die Hauptkomponenten der in der zweiten Pilotenkabine gemessenen Schwingungen bei den Propellerdrehfrequenzen Vв1 (gelb hervorgehoben), die Motorkurbelwelle Vк1 (blau hervorgehoben), und der Antrieb des Luftkompressors (und/oder der Frequenzsensor) Vн (grün hervorgehoben), sowie bei ihren höheren Harmonischen Vв2, Vв4, Vв5und Vк2, Vк3.
Die maximale Gesamtschwingung V∑ wurde bei Geschwindigkeitsmodi von 82% (1580 U/min des Propellers) und 94% (1830 U/min) gefunden, was auf spezifische Resonanzbedingungen an diesen kritischen Betriebspunkten hinweist.
Die Hauptkomponente dieser Schwingung tritt bei der 2. Harmonischen der Motorkurbelwellen-Drehfrequenz Vк2 und erreicht jeweils signifikante Werte von 12,5 mm/sec bei einer Frequenz von 4800 Zyklen/min und 15,8 mm/sec bei einer Frequenz von 5520 Zyklen/min.
Technische Analyse und Identifizierung der Grundursache:
Man kann davon ausgehen, dass dieser erhebliche Schwingungsanteil mit der Funktionsweise der Kolbengruppe des Motors zusammenhängt (Stoßvorgänge, die bei der doppelten Bewegung der Kolben pro Kurbelwellenumdrehung auftreten) und somit die grundlegende Motordynamik darstellt.
Der starke Anstieg dieser Komponente in den Modi 82% (erster Nennwert) und 94% (Start) wird höchstwahrscheinlich nicht durch mechanische Defekte in der Kolbengruppe verursacht, sondern durch die Resonanzschwingungen des im Flugzeugkörper auf Stoßdämpfern montierten Motors.
Diese Schlussfolgerung wird durch die zuvor diskutierten experimentellen Ergebnisse der Überprüfung der Eigenfrequenzen der Motoraufhängungsschwingungen stark unterstützt, in deren Spektrum 74 Hz (4440 Zyklen/min), 94 Hz (5640 Zyklen/min) und 120 Hz (7200 Zyklen/min) liegen.
Zwei dieser Eigenfrequenzen, 74 Hz und 94 Hz, liegen bemerkenswert nahe an der zweiten Harmonischen der Kurbelwellenrotation, die im ersten Nenn- und Startmodus des Motors auftritt und klassische Resonanzbedingungen erzeugt.
Aufgrund der bei den umfangreichen Schwingungstests im ersten Nenn- und Startbetrieb des Motors festgestellten deutlichen Schwingungen bei der 2. Kurbelwellenharmonischen wurde eine systematische Überprüfung und Einstellung der Anzugskraft der Stoßdämpfer der Motoraufhängung durchgeführt.
Die vergleichenden Testergebnisse, die vor und nach der Einstellung der Stoßdämpfer für die Propellerdrehfrequenz (Vв1) und die 2. Harmonische der Kurbelwellendrehfrequenz (Vк2) sind in Tabelle 2.3 dargestellt.
Tabelle 2.3. Analyse der Auswirkungen der Stoßdämpfereinstellung
| Modus | Leistung (%) | Drehzahl (Vorher/Nachher) | Vв1 Vor | Vв1 Nach | Vк2 Vor | Vк2 Nach | Verbesserung |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 60 | 1155 / 1140 | 4.4 | 3.3 | 3.6 | 3.0 | Mäßig |
| 2 | 65 | 1244 / 1260 | 3.5 | 3.5 | 4.1 | 4.3 | Minimal |
| 3 | 70 | 1342 / 1350 | 2.8 | 3.3 | 2.9 | 1.2 | Bedeutsam |
| 4 | 82 | 1580 / 1590 | 4.7 | 4.2 | 12.5 | 16.7 | Verschlechtert |
| 5 | 94 | 1830 / 1860 | 2.2 | 2.7 | 15.8 | 15.2 | Leicht |
Wie aus Tabelle 2.3 ersichtlich, führte die Anpassung der Stoßdämpfer zu keinen nennenswerten Verbesserungen der Hauptschwingungskomponenten des Flugzeugs und führte in einigen Fällen sogar zu geringfügigen Verschlechterungen.
Analyse der Wirksamkeit des Propellerausgleichs:
Es ist auch zu beachten, dass die Amplitude der Spektralkomponente, die mit der Propellerunwucht Vв1, erkannt in den Modi 82% und 94% (siehe Tabellen 2.2 und 2.3), ist jeweils 3-7 mal niedriger als die Amplituden von Vк2, die in diesen Modi vorhanden sind. Dies zeigt, dass die Auswuchten von Propellern war äußerst effektiv bei der Beseitigung der Hauptursache für Propellervibrationen.
Bei anderen Flugmodi wird die Komponente Vв1 liegt zwischen 2,8 und 4,4 mm/s und stellt damit akzeptable Werte für den normalen Flugzeugbetrieb dar.
Darüber hinaus werden, wie aus den Tabellen 2.2 und 2.3 ersichtlich, die Änderungen beim Wechsel von einem Modus zum anderen hauptsächlich nicht durch die Qualität der Auswuchten von Propellern, sondern durch den Grad der Abweichung der Propellerrotationsfrequenz von den Eigenfrequenzen verschiedener Strukturelemente des Flugzeugs.
2.6. Fachliche Schlussfolgerungen und technische Empfehlungen
2.6.1. Effektivität des Propellerausgleichs
Die Auswuchten des Yak-52-Flugzeugpropellers, durchgeführt bei einer Propellerrotationsfrequenz von 1150 U/min (60%), konnte eine signifikante Reduzierung der Propellervibration von 10,2 mm/s auf 4,2 mm/s erreicht werden, was eine wesentliche Verbesserung der Laufruhe des Flugzeugs darstellt.
Angesichts der umfangreichen Erfahrungen, die während der Auswuchten von Yak-52- und Su-29-Flugzeugpropellern Mit dem professionellen Gerät „Balanset-1“ kann man davon ausgehen, dass eine realistische Möglichkeit besteht, den Vibrationspegel des Flugzeugpropellers der Yak-52 noch weiter zu senken.
Diese zusätzliche Verbesserung kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass während des Auswuchtvorgangs des Propellers eine andere (höhere) Rotationsfrequenz gewählt wird, die eine größere Abweichung von der Eigenschwingungsfrequenz des Flugzeugs von 20 Hz (1200 Zyklen/min) ermöglicht, die in den umfangreichen Tests genau ermittelt wurde.
2.6.2. Mehrquellen-Schwingungsanalyse
Wie die Ergebnisse umfassender Vibrationstests des Flugzeugs Yak-52 im Flug zeigen, enthalten seine Vibrationsspektren (zusätzlich zu der bereits erwähnten Komponente, die bei der Propellerrotationsfrequenz auftritt) mehrere andere wichtige Komponenten, die mit dem Betrieb der Kurbelwelle, der Kolbengruppe des Motors sowie dem Antrieb des Luftkompressors (und/oder Frequenzsensors) zusammenhängen.
Die Ausmaße dieser Vibrationen in den Modi 60%, 65% und 70% sind vergleichbar mit der Stärke der Vibrationen im Zusammenhang mit dem Propellerunwucht, was darauf hindeutet, dass mehrere Vibrationsquellen zur Gesamtvibrationssignatur des Flugzeugs beitragen.
Eine detaillierte Analyse dieser Vibrationen zeigt, dass selbst die vollständige Eliminierung der Vibrationen aus dem Propellerunwucht wird die Gesamtvibration des Flugzeugs in diesen Modi um nicht mehr als das 1,5-fache reduzieren, was die Bedeutung eines ganzheitlichen Ansatzes unterstreicht Flugzeugvibrationsmanagement.
2.6.3. Identifizierung kritischer Betriebsmodi
Die maximale Gesamtschwingung V∑ Bei den Geschwindigkeitsmodi 82% (1580 U/min des Propellers) und 94% (1830 U/min des Propellers) wurden Störungen des Flugzeugs Yak-52 festgestellt, was diese als kritische Betriebsbedingungen ausweist, die besonderer Aufmerksamkeit bedürfen.
Die Hauptkomponente dieser Schwingung tritt bei der 2. Harmonischen der Motorkurbelwellen-Drehfrequenz Vк2 (bei Frequenzen von 4800 Zyklen/min bzw. 5520 Zyklen/min), wo er jeweils Werte von 12,5 mm/sec und 15,8 mm/sec erreicht.
Man kann vernünftigerweise davon ausgehen, dass diese Komponente mit der grundlegenden Funktionsweise der Kolbengruppe des Motors zusammenhängt (Stoßvorgänge, die während der doppelten Bewegung der Kolben pro Kurbelwellenumdrehung auftreten).
Der starke Anstieg dieser Komponente in den Modi 82% (erster Nennwert) und 94% (Start) ist höchstwahrscheinlich nicht auf mechanische Defekte in der Kolbengruppe zurückzuführen, sondern auf Resonanzschwingungen des im Flugzeugkörper auf Stoßdämpfern montierten Motors.
Die im Rahmen der Tests durchgeführte systematische Anpassung der Stoßdämpfer führte zu keiner nennenswerten Verbesserung des Schwingungsverhaltens.
Diese Situation kann vermutlich von den Flugzeugentwicklern bei der Auswahl des Motoraufhängungssystems (Aufhängung) im Flugzeugrumpf als Konstruktionsüberlegung berücksichtigt werden und weist auf potenzielle Bereiche für künftige Optimierungen des Flugzeugdesigns hin.
2.6.4. Empfehlungen zur diagnostischen Überwachung
Die umfassenden Daten, die während der Auswuchten von Propellern und zusätzliche Vibrationstests (siehe Flugtestergebnisse in Abschnitt 2.5) lassen den Schluss zu, dass periodische Schwingungsüberwachung kann für die diagnostische Beurteilung des technischen Zustands eines Flugzeugtriebwerks äußerst nützlich sein.
Solche Diagnosearbeiten können beispielsweise mithilfe des professionellen Geräts „Balanset-1“ effektiv durchgeführt werden, dessen fortschrittliche Software anspruchsvolle Funktionen zur spektralen Schwingungsanalyse umfasst und so vorausschauende Wartungsstrategien ermöglicht.
3. Umfassende Ergebnisse der Auswuchtung des Propellers MTV-9-KC/CL 260-27 und der Schwingungsuntersuchung des Kunstflugzeugs Su-29
3.1. Einführung in das Auswuchten von Dreiblattpropellern
Am 15. Juni 2014 fand die umfassende Auswuchten des Dreiblattpropellers MTV-9-KC/CL 260-27 des M-14P-Flugmotors des Kunstflugzeugs Su-29 wurde mithilfe fortschrittlicher Feldauswuchttechniken durchgeführt.
Laut Hersteller wurde der Propeller im Werk vorab statisch ausgewuchtet, was durch ein im Werk installiertes Ausgleichsgewicht in Ebene 1 belegt wird. Wie unsere Analyse jedoch später ergab, Werksausgleich erweist sich oft als unzureichend für eine optimale Leistung im Feld.
Die Auswuchten des Propellers, direkt auf dem Su-29-Flugzeug installiert, wurde mit dem professionellen Schwingungsausgleichskit „Balanset-1“ mit der Seriennummer 149 durchgeführt und demonstrierte die Wirksamkeit von Betriebsauswuchtgeräte für Luftfahrtanwendungen.
Das Messschema, das während der Auswuchten von Propellern Das Verfahren ist in Abb. 3.1 dargestellt und veranschaulicht die erforderliche Präzision für Dreiblattpropeller-Auswuchten.
Während der PropellerauswuchtprozessDer Vibrationssensor (Beschleunigungssensor) 1 wurde mit einem magnetischen Befestigungssystem auf einer speziell entwickelten Halterung am Motorgetriebegehäuse montiert, um eine optimale Signalerfassung für Flugzeugschwingungsanalyse.
Der Laser-Phasenwinkelsensor 2 wurde ebenfalls am Getriebegehäuse montiert und auf die reflektierende Markierung an einem der Propellerblätter ausgerichtet. Dies ermöglicht eine präzise Phasenwinkelmessung, die für eine genaue Korrektur der Propellerunwucht.
Analoge Signale der Sensoren wurden über abgeschirmte Kabel an die Messeinheit des Geräts „Balanset-1“ übertragen, wo sie einer aufwändigen digitalen Vorverarbeitung unterzogen wurden, um Signalqualität und -genauigkeit sicherzustellen.
Anschließend wurden diese Signale in digitaler Form an einen Computer gesendet, wo eine erweiterte Softwareverarbeitung dieser Signale durchgeführt wurde und die Masse und der Winkel des Korrekturgewichts berechnet wurden, das zum Ausgleich der Propellerunwucht wurden mit mathematischer Präzision berechnet.
Technische Daten des Getriebes:
- Zk – Hauptzahnrad des Getriebes mit 75 Zähnen
- Zc – Getriebesatelliten in Höhe von 6 Stück mit jeweils 18 Zähnen
- Zn – feststehendes Zahnrad des Getriebes mit 39 Zähnen
Vor der Durchführung dieser umfassenden Arbeit, unter Berücksichtigung der wertvollen Erfahrungen aus Auswuchten des Yak-52-Flugzeugpropellerswurden eine Reihe weiterer wichtiger Studien durchgeführt, darunter:
- Eigenfrequenzanalyse: Bestimmung der Eigenfrequenzen der Motor- und Propellerschwingungen des Flugzeugs Su-29 zur Optimierung der Ausgleichsparameter;
- Grundlegende Schwingungsbewertung: Überprüfen der Stärke und spektralen Zusammensetzung der anfänglichen Vibration in der zweiten Pilotenkabine vor dem Auswuchten, um die Grundbedingungen festzulegen.
3.2. Ergebnisse von Untersuchungen zu Eigenfrequenzen von Motor- und Propellerschwingungen
Die Eigenfrequenzen der Motorschwingungen, die auf Stoßdämpfern im Flugzeugkörper montiert sind, wurden mit dem professionellen Spektrumanalysator AD-3527 von A&D (Japan) durch kontrollierte Stoßanregung der Motorschwingungen ermittelt, wodurch eine genaue Flugzeugschwingungsanalyse.
Im Spektrum der Eigenschwingungen der Motoraufhängung (siehe Abb. 3.2) wurden sechs Hauptfrequenzen mit hoher Präzision identifiziert: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz. Diese umfassende Frequenzanalyse ist entscheidend für die Optimierung Propellerauswuchtverfahren.
Frequenzanalyse und technische Interpretation:
Von diesen identifizierten Frequenzen wird angenommen, dass die Frequenzen 66 Hz, 88 Hz und 120 Hz in direktem Zusammenhang mit den spezifischen Eigenschaften des Motoraufhängungssystems am Flugzeugkörper stehen und strukturelle Resonanzen darstellen, die während der Propellerauswuchtvorgänge.
Die Frequenzen 16 Hz und 22 Hz stehen höchstwahrscheinlich mit den natürlichen Schwingungen des gesamten Flugzeugs auf dem Fahrgestell in Zusammenhang und stellen grundlegende strukturelle Modi des Flugzeugs dar.
Die Frequenz von 37 Hz hängt wahrscheinlich mit der Eigenfrequenz der Schwingungen der Flugzeugpropellerblätter zusammen und stellt eine kritische dynamische Eigenschaft des Propellers dar.
Diese Annahme wird durch die Ergebnisse der Überprüfung der Eigenfrequenzen der Propellerschwingungen bestätigt, die ebenfalls mit der Methode der rigorosen Stoßanregung ermittelt wurden.
Im Spektrum der Eigenschwingungen des Propellerblattes (siehe Abb. 3.3) wurden drei Hauptfrequenzen identifiziert: 37 Hz, 100 Hz und 174 Hz, was die Korrelation zwischen den Eigenfrequenzen von Propeller und Motor bestätigt.
Technische Bedeutung für das Auswuchten von Propellern:
Daten über die Eigenfrequenzen der Propellerblätter und Motorschwingungen des Su-29-Flugzeugs können besonders wichtig sein bei der Auswahl der Propellerdrehfrequenz Wird beim Auswuchten verwendet. Die Hauptbedingung für die Auswahl dieser Frequenz besteht darin, eine möglichst große Abweichung von den Eigenfrequenzen der Flugzeugstrukturelemente sicherzustellen.
Darüber hinaus kann die Kenntnis der Eigenfrequenzen einzelner Komponenten und Teile des Flugzeugs äußerst nützlich sein, um die Ursachen für starke Anstiege (im Falle einer Resonanz) bestimmter Komponenten des Schwingungsspektrums bei verschiedenen Motordrehzahlmodi zu identifizieren und so prädiktive Wartungsstrategien zu entwickeln.
3.3. Überprüfung der Schwingungen in der zweiten Pilotenkabine der Su-29 am Boden vor dem Balancieren
Die anfänglichen Schwingungseigenschaften des Su-29-Flugzeugs, die zuvor identifiziert wurden Auswuchten von Propellern, wurden in der zweiten Pilotenkabine in vertikaler Richtung mit einem tragbaren Vibrationsspektrumanalysator Modell AD-3527 von A&D (Japan) im Frequenzbereich von 5 bis 200 Hz gemessen.
Die Messungen wurden systematisch bei vier Hauptdrehzahlmodi des Motors durchgeführt, die jeweils 60%, 65%, 70% und 82% seiner maximalen Rotationsfrequenz entsprechen und umfassende Basisdaten für Flugzeugschwingungsanalyse.
Die erzielten umfassenden Ergebnisse sind in Tabelle 3.1 dargestellt.
Tabelle 3.1. Basis-Schwingungsanalyse vor dem Auswuchten des Propellers
| Modus | Leistung (%) | Drehzahl | Vв1 (mm/sec) | Vн (mm/sec) | Vк1 (mm/sec) | Vв3 (mm/sec) | Vк2 (mm/sec) | Gesamt V∑ (mm/sec) | Bewertung |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 60 | 1150 | 5.4 | 2.6 | 2.0 | – | – | 8.0 | Mäßig |
| 2 | 65 | 1240 | 5.7 | 2.4 | 3.2 | – | – | 10.6 | Erhöht |
| 3 | 70 | 1320 | 5.2 | 3.0 | 2.5 | – | – | 11.5 | Hoch |
| 4 | 82 | 1580 | 3.2 | 1.5 | 3.0 | – | 8.5 | 9.7 | Erhöht |
Wie aus Tabelle 3.1 ersichtlich, treten die Hauptkomponenten der Schwingung bei den Propellerrotationsfrequenzen V auf.в1die Kurbelwelle des Motors Vк1und der Antrieb des Luftkompressors (und/oder Frequenzsensor) Vнals auch bei der 2. Harmonischen der Kurbelwelle Vк2 und möglicherweise die 3. (Blatt-)Oberschwingung des Propellers Vв3die in ihrer Frequenz nahe der zweiten Harmonischen der Kurbelwelle liegt.
Detaillierte Analyse der Schwingungskomponenten:
Darüber hinaus wurde im Schwingungsspektrum im Geschwindigkeitsmodus 60% eine nicht identifizierte Komponente mit dem berechneten Spektrum bei einer Frequenz von 6120 Zyklen/min gefunden, die möglicherweise durch eine Resonanz eines Strukturelements des Flugzeugs bei einer Frequenz von etwa 100 Hz verursacht wird. Ein solches Element könnte der Propeller sein, dessen Eigenfrequenz 100 Hz beträgt, was die Komplexität von Flugzeugvibrationssignaturen.
Die maximale Gesamtschwingung des Flugzeugs V∑Im Geschwindigkeitsmodus 70% wurde eine Geschwindigkeit von 11,5 mm/s festgestellt, die auf einen kritischen Betriebszustand hinweist, der Aufmerksamkeit erfordert.
Die Hauptkomponente der Gesamtschwingung in diesem Modus tritt bei der 2. Harmonischen (4020 Zyklen/min) der Motorkurbelwellen-Drehfrequenz Vк2 und beträgt 10,8 mm/s, was eine erhebliche Vibrationsquelle darstellt.
Ursachenanalyse:
Man kann davon ausgehen, dass dieses Bauteil mit der grundsätzlichen Funktionsweise der Kolbengruppe des Motors zusammenhängt (Stoßvorgänge, die bei der doppelten Bewegung der Kolben pro Kurbelwellenumdrehung auftreten).
Der starke Anstieg dieser Komponente bei der Betriebsart 70% ist wahrscheinlich auf die Resonanzschwingungen eines der Strukturelemente des Flugzeugs (Triebwerksaufhängung im Flugzeugrumpf) bei einer Frequenz von 67 Hz (4020 Zyklen/min) zurückzuführen.
Es ist zu beachten, dass zusätzlich zu den mit dem Betrieb der Kolbengruppe verbundenen Stoßstörungen die Größe der Schwingung in diesem Frequenzbereich durch die aerodynamische Kraft beeinflusst werden kann, die sich bei der Blattfrequenz des Propellers (Vв3).
Bei den Geschwindigkeitsmodi 65% und 82% ist ein deutlicher Anstieg der Komponente Vк2 (Vв3) zu beobachten, was ebenfalls durch die Resonanzschwingungen einzelner Flugzeugkomponenten erklärt werden kann.
Die Amplitude der Spektralkomponente, die mit der Propellerunwucht Vв1der bei den wichtigsten Geschwindigkeitsmodi vor dem Auswuchten ermittelt wurde, lag zwischen 2,4 und 5,7 mm/s, was im Allgemeinen niedriger ist als der Wert von Vк2 bei den entsprechenden Modi.
Wie aus Tabelle 3.1 hervorgeht, hängen die Änderungen beim Wechsel von einem Modus zum anderen nicht nur von der Qualität des Auswuchtens ab, sondern auch vom Grad der Abweichung der Propellerdrehfrequenz von den Eigenfrequenzen der Strukturelemente des Flugzeugs.
3.4. Ergebnisse des Propellerausgleichs und Leistungsanalyse
Die Auswuchten von Propellern wurde in einer Ebene bei einer sorgfältig gewählten Rotationsfrequenz durchgeführt. Durch diesen Ausgleich wurde das dynamische Kräfteungleichgewicht des Propellers effektiv ausgeglichen, was die Wirksamkeit von Ein-Ebenen-Auswuchten für diese Dreiblatt-Propellerkonfiguration.
Das ausführliche Auswuchtprotokoll finden Sie weiter unten in Anhang 1. Es dokumentiert das komplette Verfahren zur Qualitätssicherung und als zukünftige Referenz.
Die Auswuchten von Propellern wurde bei einer Propellerrotationsfrequenz von 1350 U/min durchgeführt und umfasste zwei präzise Messläufe nach branchenüblichen Verfahren.
Systematisches Auswuchtverfahren:
- Messung des Ausgangszustands: Beim ersten Durchlauf konnten Amplitude und Phase der Schwingung bei der Propellerrotationsfrequenz im Ausgangszustand mit hoher Präzision ermittelt werden.
- Probegewichtsmessung: Beim zweiten Durchlauf wurden die Amplitude und die Phase der Schwingung bei der Propellerdrehfrequenz nach Anbringung einer Probemasse mit bekanntem Gewicht auf dem Propeller bestimmt.
- Berechnung und Umsetzung: Basierend auf den Ergebnissen dieser Messungen wurden die Masse und der Einbauwinkel des Korrekturgewichts in Ebene 1 mithilfe fortschrittlicher Rechenalgorithmen bestimmt.
Hervorragende Auswuchtergebnisse erzielt:
Nach der Installation des berechneten Werts des Korrekturgewichts am Propeller, der 40,9 g betrug, verringerte sich die Vibration bei diesem Geschwindigkeitsmodus dramatisch von 6,7 mm/s im Ausgangszustand zu 1,5 mm/s nach dem Auswuchten – eine bemerkenswerte 78% Verbesserung bei der Vibrationsreduzierung.
Der Vibrationsgrad im Zusammenhang mit der Propellerunwucht Auch bei anderen Geschwindigkeitsmodi nahm die Geschwindigkeit deutlich ab und blieb nach dem Auswuchten im akzeptablen Bereich von 1 bis 2,5 mm/s, was die Robustheit der Auswuchtlösung über den gesamten Betriebsbereich hinweg belegt.
Eine Überprüfung der Auswirkung der Auswuchtqualität auf den Vibrationspegel des Flugzeugs im Flug konnte leider nicht durchgeführt werden, da dieser Propeller während eines der Trainingsflüge versehentlich beschädigt wurde. Dies unterstreicht die Bedeutung umfassender Tests unmittelbar nach den Auswuchtvorgängen.
Wesentliche Unterschiede zum Werksausgleich:
Es ist zu beachten, dass das Ergebnis, das während dieser Auswuchten von Feldpropellern unterscheidet sich erheblich vom Ergebnis der Werksauswuchtung, was die Bedeutung der Auswuchtung von Propellern in ihrer tatsächlichen Betriebskonfiguration unterstreicht.
Im Besonderen:
- Vibrationsreduzierung: Die Vibrationen bei der Propellerdrehfrequenz wurden nach dem Auswuchten am festen Einbauort (an der Ausgangswelle des Su-29-Flugzeuggetriebes) um mehr als das Vierfache reduziert;
- Gewichtspositionskorrektur: Das Korrekturgewicht, das während der Betriebsauswuchtverfahren war im Verhältnis zum im Herstellerwerk installierten Gewicht um etwa 130 Grad verschoben, was auf erhebliche Unterschiede zwischen den Auswuchtanforderungen im Werk und vor Ort hinweist.
Mögliche Ursachenfaktoren:
Mögliche Gründe für diese erhebliche Diskrepanz können sein:
- Fertigungstoleranzen: Messsystemfehler des Auswuchtständers des Herstellers (unwahrscheinlich, aber möglich);
- Probleme mit der Fabrikausrüstung: Geometrische Fehler der Befestigungsstellen der Spindelkupplung der Auswuchtmaschine des Herstellers, die zu einem Rundlauf des Propellers beim Einbau in die Spindel führen;
- Faktoren für die Flugzeuginstallation: Geometrische Fehler der Befestigungsstellen der Abtriebswellenkupplung des Flugzeuggetriebes, die zu einem Rundlauf des Propellers bei der Montage auf der Getriebewelle führen.
3.5. Fachliche Schlussfolgerungen und technische Empfehlungen
3.5.1. Außergewöhnliche Ausgleichsleistung
Die Auswuchten des Su-29-Flugzeugpropellers, durchgeführt in einer Ebene bei einer Propellerrotationsfrequenz von 1350 U/min (70%), erzielte eine bemerkenswerte Reduzierung der Propellervibration von 6,7 mm/s auf 1,5 mm/s und demonstrierte damit die außergewöhnliche Wirksamkeit von Auswuchten von Feldpropellern Techniken.
Der Vibrationsgrad im Zusammenhang mit der Propellerunwucht Auch bei anderen Geschwindigkeitsmodi nahm die Geschwindigkeit deutlich ab und blieb innerhalb des durchaus akzeptablen Bereichs von 1 bis 2,5 mm/s, was die Robustheit der Auswuchtlösung über das gesamte Betriebsspektrum hinweg bestätigt.
3.5.2. Empfehlungen zur Qualitätssicherung
Um die möglichen Gründe für die unbefriedigenden Auswuchtergebnisse im Herstellerwerk zu klären, wird dringend empfohlen, den Rundlauf des Propellers auf der Abtriebswelle des Flugmotorgetriebes zu überprüfen, da dieser einen kritischen Faktor für die Erzielung optimaler Ergebnisse des Propellerauswuchtens.
Diese Untersuchung würde wertvolle Erkenntnisse über die Unterschiede zwischen Fabrik- und Feldausgleich Anforderungen, was möglicherweise zu verbesserten Herstellungsprozessen und Qualitätskontrollverfahren führt.
Anhang 1: Professionelles Balancing-Protokoll
UMFASSENDES AUSGLEICHSPROTOKOLL
MTV-9-K-C/CL 260-27 Propeller des Kunstflugzeugs Su-29
1. Kunde: VD Chvokov
2. Propeller-Installationsort: Abtriebswelle des Su-29-Flugzeuggetriebes
3. Propellertyp: MTV-9-KC/CL 260-27
4. Ausgleichsmethode: vor Ort montiert (in eigenen Lagern), in einer Ebene
5. Propellerdrehzahl beim Auswuchten, U/min: 1350
6. Modell, Seriennummer und Hersteller des Auswuchtgeräts: „Balanset-1“, Seriennummer 149
7. Bei der Bilanzierung verwendete regulatorische Dokumente:
7.1. _____________________________________________________________
_____________________________________________________________
8. Bilanzstichtag: 15.06.2014
9. Zusammenfassende Tabelle der Auswuchtergebnisse:
| № | Ergebnisse der Messung | Vibration (mm/s) | Unwucht (g*mm) | Qualitätsbewertung |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Vor der Bilanzierung *) | 6.7 | 6135 | Inakzeptabel |
| 2 | Nach dem Ausgleich | 1.5 | 1350 | Exzellent |
| ISO 1940 Toleranz für Klasse G 6,3 | 1500 | Standard | ||
*) Anmerkung: Das Auswuchten erfolgte mit dem vom Hersteller montierten Ausgleichsgewicht, das am Propeller verblieb.
10. Fachliche Schlussfolgerungen:
10.1. Der Schwingungspegel (Restunwucht) nach Auswuchten des Propellers Der auf der Ausgangswelle des Su-29-Flugzeuggetriebes installierte Motor (siehe S. 9.2) wurde im Vergleich zum Ausgangszustand (siehe S. 9.1) um mehr als das Vierfache reduziert, was eine außergewöhnliche Verbesserung der Laufruhe des Flugzeugs darstellt.
10.2. Die Parameter des Korrekturgewichts (Masse, Einbauwinkel), die zum Erreichen des Ergebnisses in S. 10.1 verwendet wurden, unterscheiden sich erheblich von den Parametern des vom Hersteller (MT-Propeller) eingebauten Korrekturgewichts, was auf grundlegende Unterschiede zwischen den Auswuchtanforderungen im Werk und vor Ort hinweist.
Insbesondere wurde ein zusätzliches Korrekturgewicht von 40,9 g am Propeller angebracht während Feldausgleich, welches gegenüber dem werkseitig verbauten Gewicht um einen Winkel von 130° verschoben war.
(Das vom Hersteller eingebaute Gewicht wurde beim zusätzlichen Auswuchten nicht vom Propeller entfernt).
Mögliche technische Gründe:
Mögliche Gründe für diese schwerwiegende Situation können sein:
- Fehler im Messsystem des Auswuchtstandes des Herstellers;
- Geometrische Fehler in den Befestigungsstellen der Spindelkupplung der Auswuchtmaschine des Herstellers, die zu einem Rundlauf des Propellers beim Einbau in die Spindel führen;
- Geometrische Fehler in den Befestigungsstellen der Abtriebswellenkupplung des Flugzeuggetriebes, die zu einem Rundlauf des Propellers bei der Montage auf der Getriebewelle führen.
Empfohlene Untersuchungsschritte:
Um die spezifische Ursache zu identifizieren, die zu einer erhöhten Propellerunwucht Beim Einbau auf die Abtriebswelle des Su-29-Flugzeuggetriebes ist Folgendes erforderlich:
- Überprüfen Sie das Messsystem und die geometrische Genauigkeit der Spindelaufnahmen der Auswuchtmaschine, die zum Auswuchten des Propellers MTV-9-K-C/CL 260-27 verwendet wird, beim Hersteller;
- Überprüfen Sie den Rundlauf des Propellers, der auf der Ausgangswelle des Su-29 Flugzeuggetriebes montiert ist.
Vollstrecker:
Hauptspezialist von LLC "Kinematics"
Feldman V.D.
Häufig gestellte Fragen zum Auswuchten von Flugzeugpropellern
Was ist Propellerauswuchten und warum ist es für die Flugsicherheit so wichtig?
Auswuchten von Propellern ist ein Präzisionsverfahren, das Unwuchten in Flugzeugpropellern durch Hinzufügen oder Neupositionieren von Ausgleichsgewichten beseitigt. Unwuchtige Propeller erzeugen übermäßige Vibrationen, die zu struktureller Ermüdung, Motorschäden und schließlich zu einem Totalausfall führen können. Unsere Feldstudien zeigen, dass eine korrekte Auswuchtung die Vibrationen um bis zu 78% reduzieren und so die Sicherheit und Lebensdauer des Flugzeugs deutlich verbessern kann.
Wie unterscheidet sich das Auswuchten eines Feldpropellers vom Auswuchten im Werk?
Auswuchten von Feldpropellern bietet gegenüber dem Auswuchten im Werk erhebliche Vorteile, da es die tatsächlichen Einbaubedingungen berücksichtigt, einschließlich Getriebetoleranzen, Montageunregelmäßigkeiten und der gesamten Flugzeugdynamik. Unsere Su-29-Fallstudie zeigte, dass das im Feld erforderliche Korrekturgewicht um 130° vom Werksgewicht abwich, was die Bedeutung des Auswuchtens von Propellern in ihrer Betriebskonfiguration unterstreicht.
Welche Ausrüstung wird zum professionellen Auswuchten von Flugzeugpropellern benötigt?
Professional Auswuchten von Flugzeugpropellern erfordert spezielle Geräte wie das Balanset-1-Gerät, das Präzisionsbeschleunigungsmesser, Laserphasensensoren und fortschrittliche Analysesoftware umfasst. Das Gerät muss Schwingungen im Bereich von 0,1 bis 1000 Hz hochgenau messen und eine Echtzeit-Phasenanalyse für die korrekte Berechnung der Gewichtsverteilung ermöglichen.
Wie oft sollten Flugzeugpropeller ausgewuchtet werden?
Propeller-Auswuchtfrequenz Das Auswuchten hängt von der Nutzung des Flugzeugs ab, sollte aber im Allgemeinen bei größeren Inspektionen, nach der Reparatur von Propellerschäden, bei übermäßigen Vibrationen oder gemäß den Empfehlungen des Herstellers durchgeführt werden. Bei Kunstflugzeugen wie der untersuchten Jak-52 und Su-29 kann aufgrund höherer Belastungsbedingungen ein häufigeres Auswuchten erforderlich sein.
Welche Vibrationspegel sind nach dem Auswuchten des Propellers akzeptabel?
Gemäß ISO 1940-Norm für Klasse G 6.3 sollte die Restunwucht 1500 g*mm nicht überschreiten. Unsere Praxiserfahrung zeigt, dass Schwingungspegel unter 2,5 mm/s RMS hervorragende Ergebnisse erzielen, wobei 1,5 mm/s oder weniger hervorragende Ergebnisse erzielen. Diese Werte gewährleisten einen sicheren Betrieb und minimale strukturelle Belastungen des Flugzeugs.
Können durch das Auswuchten des Propellers alle Vibrationen des Flugzeugs beseitigt werden?
Während Auswuchten von Propellern Obwohl Propellerschwingungen deutlich reduziert werden, können sie nicht alle Flugzeugschwingungen eliminieren. Unsere umfassende Analyse ergab, dass Kurbelwellenschwingungen, Kolbengruppendynamik und Strukturresonanzen zur Gesamtschwingung beitragen. Selbst eine perfekte Propellerauswuchtung reduziert die Gesamtschwingung des Flugzeugs typischerweise nur um das 1,5-Fache. Dies unterstreicht die Notwendigkeit ganzheitlicher Ansätze zum Schwingungsmanagement.
Expertenempfehlungen für Luftfahrtprofis
Für Flugzeugbetreiber:
- Implementieren Sie regelmäßige Schwingungsüberwachung als Teil vorbeugender Wartungsprogramme
- In Betracht ziehen Auswuchten von Feldpropellern besser als sich ausschließlich auf die Werksauswuchtung zu verlassen
- Erstellen Sie Basis-Vibrationssignaturen für jedes Flugzeug Ihrer Flotte
- Schulen Sie das Wartungspersonal in den richtigen Auswuchtverfahren und Sicherheitsprotokollen
Für Wartungstechniker:
- Berücksichtigen Sie bei der Auswahl der Ausgleichsdrehzahl immer die Eigenfrequenzen
- Verwenden Sie professionelle Geräte wie Balanset für genaue Messungen
- Dokumentieren Sie alle Auswuchtvorgänge zur Qualitätssicherung und Rückverfolgbarkeit
- Verstehen Sie, dass das Auswuchten des Propellers nur eine Komponente des gesamten Vibrationsmanagements ist
Für Piloten:
- Melden Sie ungewöhnliche Vibrationen sofort dem Wartungspersonal
- Beachten Sie, dass unterschiedliche Flugmodi unterschiedliche Vibrationseigenschaften aufweisen können.
- Beachten Sie, dass manche Vibrationen eher strukturell als propellerbedingt sein können.
- Befürworter einer regelmäßigen Auswuchten von Propellern als Sicherheitsinvestition
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