Peaspetsialist V.D. Feldman

1. Eessõna asemel

Kaks ja pool aastat tagasi alustas meie ettevõte "Balanset 1" seadme seeriatootmist, mis on mõeldud pöörlevate mehhanismide tasakaalustamiseks nende enda laagrites.

Praeguseks on toodetud üle 180 komplekti, mida kasutatakse tõhusalt erinevates tööstusharudes, sealhulgas ventilaatorite, puhurite, elektrimootorite, masinate spindlite, pumpade, purustite, separaatorite, tsentrifuugide, kardaan- ja väntvõllide ning muude mehhanismide tootmiseks ja käitamiseks.

Viimasel ajal on meie ettevõte saanud organisatsioonidelt ja eraisikutelt palju päringuid seoses võimalusega kasutada meie seadmeid õhusõidukite ja helikopterite propellerite tasakaalustamiseks välitingimustes.

Kahjuks ei olnud meie spetsialistid, kellel on aastatepikkune kogemus erinevate masinate tasakaalustamisel, selle probleemiga varem kunagi tegelenud. Seetõttu olid nõuanded ja soovitused, mida me oma klientidele anda suutsime, väga üldised ja ei võimaldanud neil alati antud probleemi tõhusalt lahendada.

Olukord hakkas sel kevadel paranema. See oli võimalik tänu V.D. Tšvokovi aktiivsele seisukohale, kes organiseeris ja osales koos meiega aktiivselt töös, mis puudutas tema juhitud lennukite Jak-52 ja Su-29 propellerite tasakaalustamist.

Joonis 1.1. Jak-52 lennukid lennuväljal

Joonis 1.2. Su-29 lennuk parklas

2. Yak-52 akrobaatilise õhusõiduki propellerite tasakaalustamise ja vibratsiooniuuringu tulemused

2.1. Sissejuhatus

2014. aasta mais-juulis viidi läbi M-14P lennukimootoriga varustatud Jak-52 õhusõiduki vibratsiooniuuring ja selle kahelabalise propelleri tasakaalustamine.

Tasakaalustamine viidi läbi ühes tasapinnas, kasutades tasakaalustuskomplekti "Balanset 1", seerianumber 149.

Tasakaalustamisel kasutatav mõõtmisskeem on esitatud joonisel 2.1.

Tasakaalustamise käigus paigaldati vibratsiooniandur (kiirendusandur) 1 mootori käigukasti esikaanele, kasutades selleks spetsiaalsel klambril olevat magnetit.

Laseri faasinurga andur 2 paigaldati samuti käigukasti kaanele ja suunati ühele propelleri labale kantud peegeldavale märgile.

Andurite analoogsignaalid edastati kaablite kaudu seadme "Balanset 1" mõõteseadmesse, kus neid digitaalselt eeltöödeldi.

Seejärel saadeti need signaalid digitaalsel kujul arvutisse, kus tarkvara töötles neid signaale ja arvutas välja propelleri tasakaalustamatuse kompenseerimiseks vajaliku korrigeerimiskaalu massi ja nurga.

2.2. Selle töö teostamise käigus omandati teatud oskused ja töötati välja tehnoloogia õhusõidukite propellerite tasakaalustamiseks välitingimustes, kasutades seadet "Balanset 1", sealhulgas:

• Vibratsiooni- ja faasinurkade andurite asukoha ja paigaldusmeetodite kindlaksmääramine (kinnitamine) objektil;
• õhusõiduki mitmete konstruktsioonielementide (mootori vedrustus, propelleri labad) resonantssageduste määramine;
• Mootori pöörlemissageduse (töörežiimide) kindlaksmääramine, mis tagab tasakaalustamise ajal minimaalse jääktasakaalustamatuse;
• propelleri jääktolerantside kehtestamine jne.

Lisaks saadi huvitavaid andmeid M-14P mootoritega varustatud õhusõidukite vibratsioonitaseme kohta.

Allpool on esitatud nende tööde tulemuste põhjal koostatud aruandematerjalid.

Neis on lisaks tasakaalustamise tulemustele esitatud andmed Jak-52 ja Su-29 lennukite vibratsiooniuuringute kohta, mis on saadud maapealsete ja lennutestide käigus.

Need andmed võivad huvi pakkuda nii õhusõidukite pilootidele kui ka nende hooldusega seotud spetsialistidele.

Joonis 2.1. Jak-52 õhusõiduki propelleri tasakaalustamise mõõtmisskeem.

Zk - käigukasti peavahetusratas;

Zs - käigukasti satelliidid;

Zn - käigukasti statsionaarne hammasratas.

Selle töö teostamise käigus, võttes arvesse Su-29 ja Jak-52 lennukite propellerite tasakaalustamisel saadud kogemusi, viidi läbi mitmeid täiendavaid uuringuid, sealhulgas:

• Jak-52 õhusõiduki mootori ja propelleri võnkumiste loodussageduste määramine;
• Teise piloodi kabiini vibratsioonide suuruse ja spektraalse koostise kontrollimine lennu ajal pärast propelleri tasakaalustamist;
• Teise piloodi kabiini vibratsioonide suuruse ja spektraalse koosseisu kontrollimine lennu ajal pärast propelleri tasakaalustamist ja mootori amortisaatorite pingutamisjõu reguleerimist.

2.2. Mootori ja propelleri võnkumiste loodussagedusi käsitlevate uuringute tulemused

Õhusõiduki keresse paigaldatud löögisummutitele paigaldatud mootori võnkumiste loodussagedused määrati A&D (Jaapan) spektrianalüsaatori AD-3527 abil mootori võnkumiste löögiärrituse abil.

Jak-52 õhusõiduki mootori vedrustuse loomulike võnkumiste spektris, mille näide on esitatud joonisel 2.2, tuvastati neli põhisagedust: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz, 120 Hz.

Joonis 2.2. Jak-52 õhusõiduki mootori vedrustuse omalaadsete sageduste spekter.

Sagedused 74 Hz, 94 Hz ja 120 Hz on tõenäoliselt seotud mootori kinnituse (vedrustuse) omadustega õhusõiduki kere külge.

Sagedus 20 Hz on kõige tõenäolisemalt seotud õhusõiduki šassii loomulike võnkumistega.

Samuti määrati propellerilabade loodussagedused, kasutades löögiärrituse meetodit.

Antud juhul tuvastati neli peamist sagedust: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz ja 134 Hz.

Andmed Yak-52 õhusõiduki propelleri ja mootori võnkumiste loodussageduste kohta võivad olla eriti olulised tasakaalustamisel kasutatava propelleri pöörlemissageduse valimisel. Selle sageduse valimise peamine tingimus on tagada selle maksimaalne võimalik kõrvalekalle õhusõiduki struktuurielementide omaloomingulistest sagedustest.

Lisaks sellele võib õhusõiduki üksikute komponentide ja osade loodussageduste tundmine olla kasulik, et tuvastada vibratsioonispektri teatavate komponentide järsu suurenemise (resonantsi korral) põhjused eri mootori pöörlemismooduste korral.

2.3. Tasakaalustamise tulemused

Nagu eespool märgitud, teostati propelleri tasakaalustamine ühes tasapinnas, mille tulemusena kompenseeriti dünaamiliselt propelleri jõu tasakaalustamatus.

Dünaamilise tasakaalustamise teostamine kahes tasapinnas, mis võimaldaks kompenseerida nii propelleri jõu kui ka momendi tasakaalustamatust, ei olnud teostatav, kuna Jak-52 lennukile paigaldatud propelleri konstruktsioon võimaldab ainult ühe korrigeerimistasandi moodustamist.

Propelleri tasakaalustamine viidi läbi pöörlemissagedusel 1150 rpm (60%), mille juures oli võimalik saada kõige stabiilsemad vibratsiooni mõõtmistulemused amplituudi ja faasi osas algusest kuni alguseni.

Propellerite tasakaalustamine järgis klassikalist "kahe jooksu" skeemi.

Esimese sõidu ajal määrati vibratsiooni amplituud ja faas propelleri pöörlemissagedusel selle algseisundis.

Teise sõidu ajal määrati vibratsiooni amplituud ja faas propelleri pöörlemissagedusel pärast 7 g raskuse proovimassi paigaldamist propellerile.

Nende andmete põhjal arvutati tarkvara abil mass M = 19,5 g ja korrektsioonikaalu paigaldusnurk F = 32°.

Kuna propelleri konstruktsiooniomadused ei võimalda korrektsioonikaalu paigaldamist nõutava nurga all, paigaldati propellerile kaks samaväärset kaalu:

• Kaal M1 = 14 g nurga F1 = 0° juures;
• Kaal M2 = 8,3 g nurga F2 = 60° juures.

Pärast kindlaksmääratud paranduskaalude paigaldamist propellerile vähenes 1150 pöörlemissagedusel mõõdetud ja propelleri tasakaalustamatusega seotud vibratsioon 10,2 mm/sek algseisundilt 4,2 mm/sek-le pärast tasakaalustamist.

Sellisel juhul vähenes propelleri tegelik tasakaalustamatus 2340 g*mm-lt 963 g*mm-le.

2.4. Tasakaalustamise tulemuste mõju kontrollimine Jak-52 õhusõiduki vibratsioonitasemele maapinnal teiste propellerite pöörlemissageduste korral.

Tabelis 2.1 on esitatud Jak-52 õhusõiduki vibratsiooni kontrollimise tulemused, mis on tehtud muude mootori töörežiimide puhul, mis on saadud maapealsete katsete käigus.

Nagu tabelist näha, mõjutas tasakaalustamine positiivselt Jak-52 õhusõiduki vibratsiooni kõigis töörežiimides.

Tabel 2.1.

№	Pöörlemissagedus, %	Propelleri pöörlemissagedus, rpm	RMS vibratsioonikiirus, mm/sek
1	60	1153	4.2
2	65	1257	2.6
3	70	1345	2.1
4	82	1572	1.25

Täiendavad vibratsioonikatsete tulemused

2.5. Jak-52 õhus oleva õhusõiduki vibratsiooni kontrollimine peamistel lennurežiimidel enne ja pärast amortisaatorite pingulduse reguleerimist.

Lisaks sellele tuvastati maapealsete katsete käigus õhusõiduki vibratsiooni märkimisväärne vähenemine koos propelleri pöörlemissageduse suurendamisega.

Seda võib seletada propelleri pöörlemissageduse suurema kõrvalekaldumisega õhusõiduki loomulikust võnkesagedusest šassiil (eeldatavasti 20 Hz), mis tekib propelleri pöörlemissageduse suurenemisel.

Lisaks vibratsioonikatsetele, mis viidi läbi pärast propelleri tasakaalustamist maapinnal (vt punkt 2.3), teostati Jak-52 õhusõiduki vibratsioonimõõtmised lennu ajal.

Teise piloodi kabiinis mõõdeti vibratsiooni lennu ajal vertikaalsuunas, kasutades A&D (Jaapan) portatiivset vibratsioonispektri analüsaatorit mudel AD-3527 sagedusalas 5 kuni 200 (500) Hz.

Mõõtmised viidi läbi mootori viie peamise pöörlemissageduse korral, mis olid vastavalt 60%, 65%, 70% ja 82% selle maksimaalsest pöörlemissagedusest.

Enne amortisaatorite reguleerimist tehtud mõõtmistulemused on esitatud tabelis 2.2.

Tabel 2.2.

Vibratsioonispektri komponendid

№	Propelleri pöörlemissagedus, %	Propelleri pöörlemissagedus, rpm	Vв1 (Hz)	Amplituud Vв1 (mm/sek)	Vн (Hz)	Amplituud Vн (mm/sek)	Vк1 (Hz)	Amplituud Vк1 (mm/sek)	Vв2 (Hz)	Amplituud Vв2 (mm/sek)	Vк2 (Hz)	Amplituud Vк2 (mm/sek)	Vв4 (Hz)	Amplituud Vв4 (mm/sek)	Vк3 (Hz)	Amplituud Vк3 (mm/sek)	Vв5 (Hz)	Amplituud 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

Näitena on joonistel 2.3 ja 2.4 näidatud spektraalgraafikud, mis saadi vibratsiooni mõõtmisel Jak-52 õhusõiduki kabiinis režiimidel 60% ja 94%, mida kasutati tabelis 2.2 täitmisel.

Joonis 2.3. Vibratsioonispekter Jak-52 õhusõiduki kabiinis režiimil 60%.

Joonis 2.4. Vibratsioonispekter Jak-52 õhusõiduki kabiinis režiimil 94%.

Nagu tabelist 2.2 nähtub, ilmnevad teise piloodi kabiinis mõõdetud vibratsiooni põhikomponendid propelleri pöörlemissagedustel V_в1 (kollase värviga esile tõstetud), mootori väntvõlli V_к1 (rõhutatud sinisega) ja õhukompressori ajam (ja/või sagedusandur) V_н (rohelisega esile tõstetud), samuti nende kõrgemate harmooniliste V_в2, V_в4, V_в5ja V_к2, V_к3.

Maksimaalne koguvibratsioon V_∑ leiti kiirusrežiimidel 82% (1580 p/min propeller) ja 94% (1830 p/min).

Selle vibratsiooni põhikomponent ilmneb mootori väntvõlli pöörlemissageduse 2. harmoonilisel V_к2 ja saavutab vastavalt väärtused 12,5 mm/s sagedusel 4800 tsüklit/min ja 15,8 mm/s sagedusel 5520 tsüklit/min.

Võib eeldada, et see komponent on seotud mootori kolbirühma tööga (kolbide kahekordse liikumise ajal toimuvad löögiprotsessid ühe väntvõlli pöörde kohta).

Selle komponendi järsk suurenemine 82% (esimene nominaalne) ja 94% (õhkutõus) režiimidel ei ole tõenäoliselt põhjustatud mitte kolvirühma defektidest, vaid õhusõiduki kere külge paigaldatud mootori resonantsvõnkumistest, mis on tingitud amortisaatoritest.

Seda järeldust kinnitavad eelnevalt käsitletud katsetulemused mootori vedrustuse võnkumiste omastussageduste kontrollimisel, mille spektris on 74 Hz (4440 tsüklit/min), 94 Hz (5640 tsüklit/min) ja 120 Hz (7200 tsüklit/min).

Kaks neist loodussagedustest, 74 Hz ja 94 Hz, on lähedased väntvõlli pöörlemise 2. harmoonilisele sagedusele, mis esineb mootori esimesel nimi- ja stardirežiimil.

Kuna mootori esimese nimi- ja stardirežiimi vibratsioonikatsete käigus täheldati märkimisväärseid vibratsioone teise väntvõlli harmoonilisel sagedusel, kontrolliti ja reguleeriti mootori vedrustuse amortisaatorite pingutamisjõudu.

Võrdlevad katsetulemused, mis saadi enne ja pärast amortisaatorite reguleerimist propelleri pöörlemissageduse (V_в1) ja väntvõlli pöörlemissageduse 2. harmooniline (V_к2) on esitatud tabelis 2.3.

Tabel 2.3.

№	Propelleri pöörlemissagedus, %	Propelleri pöörlemissagedus, rpm	Vв1 (Enne)	Vв1 (Pärast)	Vк2 (Enne)	Vк2 (Pärast)
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

Nagu tabelist 2.3 nähtub, ei põhjustanud amortisaatorite reguleerimine olulisi muutusi õhusõiduki peamistes vibratsioonikomponentides.

Samuti tuleb märkida, et propelleri tasakaalustamatusega seotud spektraalkomponendi amplituud V_в1, mis on tuvastatud režiimidel 82% ja 94% (vt tabelid 1.2 ja 1.3), on vastavalt 3-7 korda väiksem kui amplituudid V_к2, mis on nendes režiimides olemas.

Teistel lennurežiimidel on komponent V_в1 jääb vahemikku 2,8-4,4 mm/s.

Nagu tabelitest 2.2 ja 2.3 nähtub, on selle muutused ühelt režiimilt teisele üleminekul peamiselt tingitud mitte tasakaalustamise kvaliteedist, vaid propelleri pöörlemissageduse erinevusest õhusõiduki erinevate konstruktsioonielementide loodussagedustest.

2.6. Järeldused töö tulemustest

2.6.1.

Jak-52 õhusõiduki propelleri tasakaalustamine, mis viidi läbi propelleri pöörlemissageduse 1150 rpm (60%) juures, võimaldas vähendada propelleri vibratsiooni 10,2 mm/sek 4,2 mm/sek-le.

Võttes arvesse Jak-52 ja Su-29 õhusõidukite propellerite tasakaalustamise käigus saadud kogemusi, kasutades "Balanset-1" seadet, võib eeldada, et Jak-52 õhusõiduki propelleri vibratsioonitaset on võimalik veelgi vähendada.

Seda on võimalik saavutada eelkõige sellega, et tasakaalustamise ajal valitakse teine (kõrgem) propelleri pöörlemissagedus, mis võimaldab suuremat kõrvalekaldumist õhusõiduki loomulikust võnkesagedusest 20 Hz (1200 tsüklit/min), mis on kindlaks tehtud katsete käigus.

2.6.2.

Nagu näitavad Jak-52 õhusõiduki vibratsioonikatsete tulemused lennu ajal, sisaldavad selle vibratsioonispektrid (lisaks eespool nimetatud komponendile, mis ilmneb propelleri pöörlemissagedusel) mitmeid teisi komponente, mis on seotud nii väntvõlli, mootori kolvirühma kui ka õhukompressori ajami (ja/või sagedusanduri) tööga.

Nende vibratsioonide suurused režiimidel 60%, 65% ja 70% on võrreldavad propelleri tasakaalustamatusega seotud vibratsiooni suurusega.

Nende vibratsioonide analüüs näitab, et isegi propelleri tasakaalustamatusest tuleneva vibratsiooni täielik kõrvaldamine vähendab õhusõiduki kogu vibratsiooni nendes režiimides mitte rohkem kui 1,5 korda.

2.6.3.

Maksimaalne koguvibratsioon V_∑ lennukil Jak-52 leiti kiirusrežiimidel 82% (propelleri 1580 pööret minutis) ja 94% (propelleri 1830 pööret minutis).

Selle vibratsiooni põhikomponent ilmneb mootori väntvõlli pöörlemissageduse 2. harmoonilisel V_к2 (sagedustel 4800 tsüklit/min või 5520 tsüklit/min), kus see saavutab vastavalt 12,5 mm/s ja 15,8 mm/s.

Võib põhjendatult eeldada, et see komponent on seotud mootori kolbirühma tööga (kolbide kahekordse liikumise ajal toimuvad löögiprotsessid ühe väntvõlli pöörde kohta).

Selle komponendi järsk suurenemine režiimidel 82% (esimene nominaalne) ja 94% (õhkutõus) on tõenäoliselt põhjustatud mitte kolvirühma defektidest, vaid õhusõiduki kere löögisummutitele paigaldatud mootori resonantsvõnkumistest.

Katsete käigus tehtud amortisaatorite reguleerimine ei toonud kaasa olulisi muutusi vibratsioonis.

Sellist olukorda võib eeldatavasti pidada õhusõiduki arendajate konstruktsioonihäireks mootori kinnitussüsteemi (vedrustuse) valimisel õhusõiduki keresse.

2.6.4.

Tasakaalustamise ja täiendavate vibratsioonikatsete käigus saadud andmed (vt lennukatse tulemused punktis 2.5) võimaldavad järeldada, et perioodiline vibratsiooniseire võib olla kasulik õhusõiduki mootori tehnilise seisundi diagnostiliseks hindamiseks.

Sellist tööd saab teha näiteks seadme "Balanset-1" abil, mille tarkvaras on rakendatud spektraalse vibratsiooni analüüsi funktsioon.

---

3. MTV-9-K-C/CL 260-27 propelleri tasakaalustamise ja Su-29 kunstlennuki vibratsiooniuuringu tulemused.

3.1. Sissejuhatus

15. juunil 2014 viidi läbi Su-29 kunstlennuki M-14P lennumootori kolmelabalise MTV-9-K-C/CL 260-27 propelleri tasakaalustamine.

Tootja sõnul oli propeller eelnevalt staatiliselt tasakaalustatud, mida tõendab tootmisüksuses paigaldatud korrigeeriv kaal lennukil 1.

Otse Su-29 lennukile paigaldatud propelleri tasakaalustamine viidi läbi, kasutades vibratsiooni tasakaalustamise komplekti "Balanset-1", seerianumber 149.

Tasakaalustamisel kasutatav mõõtmisskeem on esitatud joonisel 3.1.

Tasakaalustamise käigus paigaldati vibratsiooniandur (kiirendusmõõtur) 1 mootori käigukasti korpusele, kasutades spetsiaalsele kinnitusele paigaldatud magnetit.

Laseri faasinurga andur 2 paigaldati samuti käigukasti korpusele ja suunati ühele propelleri labale kantud peegeldavale märgile.

Andurite analoogsignaalid edastati kaablite kaudu "Balanset-1" seadme mõõteseadmesse, kus need digitaalselt eeltöödeldi.

Seejärel saadeti need signaalid digitaalsel kujul arvutisse, kus neid signaale töödeldi tarkvaraliselt ning arvutati propelleri tasakaalustamatuse kompenseerimiseks vajaliku korrigeeriva kaalu mass ja nurk.

Joonis 3.1. Su-29 õhusõiduki propelleri tasakaalustamise mõõtmisskeem.

Z_k - käigukasti 75-hammastega peavahetusratas;

Z_c - käigukasti satelliidid 6 tükki, millest igaühel on 18 hammast;

Z_n - käigukasti statsionaarne hammasratas, millel on 39 hammast.

Enne selle töö läbiviimist, võttes arvesse Jak-52 õhusõiduki propelleri tasakaalustamisel saadud kogemusi, viidi läbi mitmeid täiendavaid uuringuid, sealhulgas:

• Su-29 õhusõiduki mootori ja propelleri võnkumissageduse määramine;
• Teise piloodi kabiini algvibratsiooni suuruse ja spektraalse koosseisu kontrollimine enne tasakaalustamist.

3.2. Mootori ja propelleri võnkumiste loodussagedusi käsitlevate uuringute tulemused

Õhusõiduki keresse paigaldatud löögisummutitele paigaldatud mootori võnkumiste loodussagedused määrati A&D (Jaapan) spektrianalüsaatori AD-3527 abil mootori võnkumiste löögiärrituse abil.

Mootori vedrustuse loomulike võnkumiste spektris (vt joonis 3.2) tuvastati kuus põhisagedust: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz.

Neist sagedused 66 Hz, 88 Hz ja 120 Hz on eeldatavasti otseselt seotud mootori kinnituse (vedrustuse) omadustega õhusõiduki kere suhtes.

Sagedused 16 Hz ja 22 Hz on kõige tõenäolisemalt seotud õhusõiduki loomulikke võnkumisi šassiil.

Sagedus 37 Hz on tõenäoliselt seotud õhusõiduki propelleri labade võnkumiste omastussagedusega.

Seda eeldust kinnitavad ka propelleri võnkumiste loodussageduste kontrollimise tulemused, mis saadi samuti löögiärrituse meetodil.

Propelleri laba loomulikkude võnkumiste spektris (vt joonis 3.3) tuvastati kolm põhisagedust: 37 Hz, 100 Hz ja 174 Hz.

Andmed õhusõiduki Su-29 propellerilabade ja mootori võnkumiste omastussageduste kohta võivad olla eriti olulised tasakaalustamisel kasutatava propelleri pöörlemissageduse valimisel. Selle sageduse valimise peamine tingimus on tagada selle maksimaalne võimalik kõrvalekalle õhusõiduki struktuurielementide omaloomingulistest sagedustest.

Lisaks sellele võib õhusõiduki üksikute komponentide ja osade loodussageduste tundmine olla kasulik, et tuvastada vibratsioonispektri teatavate komponentide järsu suurenemise (resonantsi korral) põhjused eri mootori pöörlemisviiside korral.

3.3. Vibratsiooni kontrollimine Su-29 teise piloodi kabiinis maapinnal enne tasakaalustamist.

Enne propellerite tasakaalustamist tuvastatud Su-29 õhusõiduki esialgne vibratsioon mõõdeti teise piloodi kabiinis vertikaalsuunas, kasutades A&D (Jaapan) portatiivset vibratsioonispektri analüsaatorit mudel AD-3527 sagedusalas 5-200 Hz.

Mõõtmised viidi läbi mootori neljal põhipöörlemissagedusel, mis olid vastavalt 60%, 65%, 70% ja 82% selle maksimaalsest pöörlemissagedusest.

Saadud tulemused on esitatud tabelis 3.1.

Nagu tabelist 2.1 nähtub, ilmnevad vibratsiooni põhikomponendid propelleri pöörlemissagedustel V_в1, mootori väntvõlli V_к1ja õhukompressori ajam (ja/või sagedusandur) V_н, samuti väntvõlli 2. harmoonilisel V_к2 ja võimaluse korral propelleri 3. (laba) harmooniline V_в3, mis on sageduselt lähedane väntvõlli teisele harmoonilisele.

Tabel 3.1.

№	Propelleri pöörlemissagedus, %	Propelleri pöörlemissagedus, 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

Lisaks sellele leiti vibratsioonispektris kiiruse 60% režiimil sagedusel 6120 tsüklit/min arvutatud spektriga tuvastamata komponent, mis võib olla põhjustatud ühe õhusõiduki konstruktsioonielemendi resonantsist sagedusel umbes 100 Hz. Selline element võib olla propeller, mille üks omane sagedus on 100 Hz.

Õhusõiduki maksimaalne koguvibratsioon V_∑, ulatudes 11,5 mm/s, leiti 70% kiirusrežiimil.

Selles režiimis ilmneb kogu vibratsiooni põhikomponent mootori väntvõlli pöörlemissageduse 2. harmoonilisel (4020 tsüklit/min) V_к2 ja on võrdne 10,8 mm/sek.

Võib eeldada, et see komponent on seotud mootori kolbirühma tööga (kolbide kahekordse liikumise ajal toimuvad löögiprotsessid ühe väntvõlli pöörde kohta).

Selle komponendi järsk suurenemine režiimi 70% puhul on tõenäoliselt tingitud ühe õhusõiduki konstruktsioonielemendi (mootori vedrustus õhusõiduki kerel) resonantsvõnkumistest sagedusel 67 Hz (4020 tsüklit/min).

Tuleb märkida, et lisaks kolvirühma tööga seotud löögihäiretele võib vibratsiooni suurust selles sagedusvahemikus mõjutada aerodünaamiline jõud, mis avaldub propelleri labasagedusel (V_в3).

65% ja 82% kiirusrežiimidel on märgatavalt suurenenud komponent V_к2 (V_в3), mida võib samuti seletada üksikute õhusõiduki komponentide resonantsvõnkumistega.

Propelleri tasakaalustamatusega seotud spektraalkomponendi amplituud V_в1, mis tuvastati peamistel kiiruse režiimidel enne tasakaalustamist, jäi vahemikku 2,4-5,7 mm/s, mis on üldiselt madalam kui V_к2 vastavates režiimides.

Nagu tabelist 3.1 nähtub, on selle muutused ühelt režiimilt teisele üleminekul tingitud mitte ainult tasakaalustamise kvaliteedist, vaid ka sellest, mil määral propelleri pöörlemissagedus erineb õhusõiduki konstruktsioonielementide omalaadsetest sagedustest.

3.4. Tasakaalustamise tulemused

Propelleri tasakaalustamine viidi läbi ühes tasapinnas pöörlemissagedusega. Sellise tasakaalustamise tulemusena kompenseeriti propelleri dünaamilise jõu tasakaalustamatus.

Tasakaalustamisprotokoll on esitatud 1. liites.

Tasakaalustamine viidi läbi propelleri pöörlemissageduse 1350 rpm juures ja hõlmas kahte mõõtmisvooru.

Esimese sõidu ajal määrati vibratsiooni amplituud ja faas propelleri pöörlemissagedusel algseisundis.

Teise sõidu ajal määrati vibratsiooni amplituud ja faas propelleri pöörlemissagedusel pärast teadaoleva massiga katsemassi paigaldamist propellerile.

Nende mõõtmistulemuste põhjal määrati korrigeeriva kaalu mass ja paigaldusnurk tasapinnal 1.

Pärast seda, kui propellerile oli paigaldatud korrigeeriva kaalu arvutatud väärtus, mis oli 40,9 g, vähenes vibratsioon sellel kiiruse režiimil 6,7 mm/sek algseisundist 1,5 mm/sek pärast tasakaalustamist.

Propelleri tasakaalustamatusega seotud vibratsioonitase vähenes ka muudel kiiruse režiimidel ja jäi pärast tasakaalustamist vahemikku 1 kuni 2,5 mm/s.

Tasakaalustamise kvaliteedi mõju õhusõiduki vibratsioonitasemele lennu ajal ei kontrollitud, sest ühel treeninglennul sai see propeller kogemata kahjustada.

Tuleb märkida, et selle tasakaalustamise käigus saadud tulemus erineb oluliselt tehase tasakaalustamise tulemusest.

Eelkõige:

• Vibratsioon propelleri pöörlemissagedusel pärast selle tasakaalustamist alalise paigaldamise kohas (Su-29 õhusõiduki käigukasti väljundvõllile) vähenes rohkem kui 4 korda;
• Tasakaalustamise käigus paigaldatud korrigeeriv kaal nihkus võrreldes tootmisettevõttes paigaldatud kaaluga ligikaudu 130 kraadi võrra.

Sellise olukorra võimalikud põhjused võivad olla järgmised:

• Tootja tasakaalustava statiivi mõõtesüsteemi vead (ebatõenäoline);
• Tootja tasakaalustusmasina spindli haakeseadise paigalduskohtade geomeetrilised vead, mis põhjustavad spindlile paigaldatud propelleri radiaalset kõrvalekaldumist;
• Õhusõiduki käigukasti väljundvõlli haakeseadise paigalduskohtade geomeetrilised vead, mis põhjustavad käigukasti võllile paigaldatud propelleri radiaalset kõrvalekaldumist.

3.5. Järeldused töö tulemustest

3.5.1.

Su-29 õhusõiduki propelleri tasakaalustamine, mis viidi läbi ühes tasapinnas propelleri pöörlemissagedusega 1350 rpm (70%), võimaldas vähendada propelleri vibratsiooni 6,7 mm/sek 1,5 mm/sek.

Propelleri tasakaalustamatusega seotud vibratsioonitase vähenes oluliselt ka muudel kiiruse režiimidel ja jäi vahemikku 1 kuni 2,5 mm/s.

3.5.2.

Et selgitada tootmisettevõttes tehtud mitterahuldavate tasakaalustustulemuste võimalikke põhjusi, on vaja kontrollida õhusõiduki mootori käigukasti väljundvõllil asuva propelleri radiaalset kõrvalekaldumist.

---

Liide 1

TASAKAALUSTUSPROTOKOLL

MTV-9-K-C/CL 260-27 propeller Su-29 aerobic-lennukil MTV-9-K-C/CL 260-27

1. Klient: V.D. Chvokov

2. Propelleri paigalduskoht: Su-29 õhusõiduki käigukasti väljundvõll.

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

4. Tasakaalustusmeetod: kohapeal (oma laagrites), ühes tasapinnas kokku pandud.

5. Propelleri pöörlemissagedus tasakaalustamise ajal, rpm: 1350

6. Tasakaalustusseadme mudel, seerianumber ja tootja: "Balanset-1", seerianumber 149

7. Tasakaalustamisel kasutatavad regulatiivsed dokumendid:

7.1. _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

8. Tasakaalustamise kuupäev: 15.06.2014

9. Tasakaalustamistulemuste kokkuvõtlik tabel:

№	Mõõtmistulemused	Vibratsioon, mm/sek	Tasakaalustamatus, g* mm
1	Enne tasakaalustamist *)	6.7	6135
2	Pärast tasakaalustamist	1.5	1350
ISO 1940 G-klassi tolerants 6.3			1500

*) Märkus: Tasakaalustamine viidi läbi nii, et tootja poolt paigaldatud korrigeeriv kaal jäi propelleri külge.

10. Kokkuvõte:

10.1. Pärast Su-29 õhusõiduki käigukasti väljundvõllile paigaldatud propelleri tasakaalustamist (vt lk 9.2) on vibratsioonitase (jääkvõnkumine) vähenenud rohkem kui 4 korda võrreldes algseisundiga (vt lk 9.1).

10.2. Punktis 10.1 esitatud tulemuse saavutamiseks kasutatud korrigeeriva kaalu parameetrid (mass, paigaldusnurk) erinevad oluliselt tootja poolt paigaldatud korrigeeriva kaalu parameetritest (MT-propeller).

Eelkõige paigaldati tasakaalustamise ajal propellerile täiendav 40,9 g suurune korrigeeriv kaal, mis oli tootja poolt paigaldatud kaalu suhtes 130° võrra nihutatud.

(Tootja poolt paigaldatud kaalu ei eemaldatud propellerilt täiendava tasakaalustamise käigus).

Sellise olukorra võimalikud põhjused võivad olla järgmised:

• Vead tootja tasakaalustusseadme mõõtesüsteemis;
• Geomeetrilised vead tootja tasakaalustusmasina spindli haakeseadise paigalduskohtades, mis põhjustavad spindlile paigaldatud propelleri radiaalset kõrvalekaldumist;
• Geomeetrilised vead õhusõiduki käigukasti väljundvõlli haakeseadise paigalduskohtades, mis põhjustavad käigukasti võllile paigaldatud propelleri radiaalset kõrvalekaldumist.

Konkreetse põhjuse tuvastamiseks, mis põhjustab propelleri suurenenud tasakaalustamatust Su-29 õhusõiduki käigukasti väljundvõllile paigaldamisel, on vaja:

• Kontrollige tootjal MTV-9-K-C/CL 260-27 propelleri tasakaalustamiseks kasutatava tasakaalustusmasina mõõtesüsteemi ja spindli paigalduskohtade geomeetrilist täpsust;
• Kontrollige Su-29 õhusõiduki käigukasti väljundvõllile paigaldatud propelleri radiaalset kõrvalekaldumist.

Täitja:

OÜ "Kinemaatika" peaspetsialist

Feldman V.D.