Lennuki propelleri tasakaalustamise kohta välitingimustes. Osa 2

1. D. Feldman

OU Vibromera peatehnik

1. osa: https://vibromera.eu/example/on-balancing-the-propeller-of-the-aircraft-in-the-field-environment-part-1/

Õhusõiduki propelleri tasakaalustamise kohta välitingimustes

 "Propeller on õhusõiduki juht,

ja tasakaalustada saab ainult striver"

3. Propelleri MTV-9-K-C/CL 260-27 tasakaalustamise ja aerobic-lennuki SU-29 vibratsioonikatsete tulemused

3.1. Sissejuhatus

15. juunil 2014 tasakaalustasime kolme labaga propelleri MTV-9-K-C/CL 260-27 M-14P mootori SU-29 aerobic-lennuki M-14P.

Tootja väitel oli nimetatud propeller eelnevalt staatiliselt tasakaalustatud, mida tõendab tootmisettevõttes määratud korrigeeriva kaaluga propeller lennukis 1.

Otse SU-29-le paigaldatud propeller tasakaalustati Balanset-1 vibratsiooni tasakaalustuskomplektiga, tehas nr 149.

Tasakaalustamisel kasutatav mõõtmisskeem on esitatud joonisel 3.1.

Tasakaalustamisprotsessi ajal on vibratsiooniandur (kiirendusmõõtur) 1 oli paigaldatud mootori käigukastile spetsiaalsele klambrile kinnitatud magnetiga.

Faasinurga laserandur 2 oli samuti paigaldatud käigukasti ja seda juhtis ühele propelleri labale kinnitatud peegeldav silt.

Andurite analoogsignaalid edastati kaablite kaudu Balanset-1 mõõteseadmesse, kus toimus nende esialgne digitaalne töötlemine.

Lisaks edastati need signaalid digitaalsel kujul arvutisse, mis töötles neid ja arvutas välja propelleri tasakaalustamatuse kompenseerimiseks vajaliku korrigeerimiskaalu massi ja paigaldusnurga.

Joonis 3.1 SU-29 propelleri tasakaalustamise mõõtmisskeem

Zk - 75 hammastega peavahetusratas;

Zс - hammasrattasatelliidid 6 tükki 18 hambaga;

Zn - fikseeritud hammasratas 39 hambaga.

Selle töö käigus, võttes arvesse YAK-52 propellerite tasakaalustamise kogemusi, viisime läbi mitmeid täiendavaid uuringuid, sealhulgas:

• SU-29 mootori ja propelleri võnkumissageduse määramine;
• uurides enne tasakaalustamist kaaspiloodi kabiini algvibratsiooni väärtust ja spektraalset koosseisu;

3.2. Mootori ja propelleri loodussageduste uuringute tulemused.

Õhusõiduki kere summutitele paigaldatud mootori loodussagedused määrati spektrianalüsaatoriga AD-3527, f. A @ D, (Jaapan), mootori võnkumiste löögiärrituse abil.

Me määrasime kuus põhisagedust, nimelt: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz (vt joonis 3.2.) mootori vedrustuse loomulike võnkumiste spektris.

Joonis 3.2 SU-29 mootori vedrustuse võnkesageduste spekter.

Sagedused 66 Hz, 88 Hz ja 120 Hz on tõenäoliselt otseselt seotud mootori kinnitusomadustega (vedrustus) õhusõiduki kere külge.

Sagedused 16 Hz ja 22 Hz on tõenäoliselt seotud õhusõiduki loomuliku võnkumisega šassiil.

Sagedus 37 Hz on tõenäoliselt seotud õhusõiduki propelleri laba võnkesagedusega.

Viimast eeldust kinnitavad ka propelleri võnkumissageduste kontrollimise tulemused, mis on saadud samuti löökergutuse meetodi abil.

Propelleri laba loomulike võnkumiste spektris (vt joonis 3.3) tuvastasime kolm põhisagedust, nimelt: 37 Hz, 100 Hz ja 174 Hz.

Joonis 3.3 SU-29 propellerilabade võnkesageduste spekter.

Andmed SU-29 propellerilabade ja mootori võnkesageduste kohta võivad olla eelkõige olulised tasakaalustamisel kasutatava propelleri pöörlemiskiiruse valimisel. Selle sageduse valimise peamine tingimus on tagada selle võimalikult suur kõrvalekalle õhusõiduki konstruktsioonielementide võnkumissagedustest.

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

3.3. Vibratsioonikontroll SU-29 teise piloodi kabiinis maapinnal enne tasakaalustamist.

Mõõtsime SU-29 algset vibratsiooni, mis tuvastati enne propelleri tasakaalustamist, teise piloodi kabiinis vertikaalsuunas kasutades kaasaskantavat vibratsioonispektri analüsaatorit AD-3527 f.A@D (Jaapan) sagedusvahemikus 5-200 Hz.

Mõõtmised viidi läbi neljal peamootori pöörlemiskiirusel, mis olid 60%, 65%, 70% ja 82% selle maksimaalsest kiirusest.

Tulemused on esitatud tabelis 3.1.

Nagu tabelist 2.1 nähtub, avalduvad peamised vibratsiooni komponendid propelleri Vv1, mootori väntvõlli Vk1 ja õhukompressori ajami (ja/või sagedusanduri) Vn pöörlemiskiirustel, samuti 2^nd väntvõlli Vk2 harmooniline ja võimalik, et 3^rd (laba) propelleri harmooniline Vv3, mille sagedus on lähedane väntvõlli teisele harmoonilisele.

Tabel 3.1

Lisaks sellele tuvastasime 60% kiiruse režiimi vibratsioonispektris sagedusel 6,120 tsüklit/min komponendi, mida ei ole arvutatud spektriga tuvastatud ja mis võib olla põhjustatud ühe õhusõiduki konstruktsioonielemendi resonantsist sagedusel umbes 100 Hz. Selline element võib olla näiteks propeller, mille üks omane sagedus on 100 Hz.

Õhusõiduki Vå maksimaalne koguvibratsioon, mis ulatus 11,5 mm/s, ilmnes kiiruse režiimil 70%.

Selles režiimis avaldub kogu vibratsiooni põhikomponent 2^nd mootori väntvõlli pöörlemiskiiruse Vk2 harmooniline (4 020 tsüklit/min) ja on võrdne 10,8 mm/s.

Võib eeldada, et see komponent on seotud mootori kolbirühma tööga (löögiprotsessid, kui kolvid liiguvad ühe pöörde jooksul kaks korda ümber).

Selle komponendi järsk suurenemine režiimis 70% on tõenäoliselt tingitud ühe õhusõiduki konstruktsioonielemendi (mootori vedrustus õhusõiduki kerel) resonantsvõnkumistest sagedusel 67 Hz (4 020 tsüklit/min).

Tuleb märkida, et lisaks kolvirühma tööga seotud löökergutustele võib vibratsiooni väärtust antud sagedusel mõjutada aerodünaamiline jõud, mis avaldub propelleri labasagedusel (Vv3).

65% ja 82% kiirete režiimide puhul täheldame ka komponendi Vk2 märgatavat suurenemist (Vv3), mida saab seletada õhusõiduki üksikute komponentide resonantsvõnkumiste abil.

Propelleri tasakaalustamatusega seotud spektraalkomponendi amplituud Vv1, mis selgus peamiste kiiruse režiimide järgi enne tasakaalustamist, ulatus 2,4-5,7 mm/s, mis on üldiselt madalam kui väärtus Vk2 vastavates režiimides.

Lisaks sellele, nagu tabelist 3.1 näha, on selle muutused üleminekul ühelt režiimilt teisele määratud mitte ainult tasakaalustamise kvaliteediga, vaid ka propelleri pöörlemissageduse kõrvalekaldumise astmega õhusõiduki struktuurielementide võnkumissagedustest.

3.4. Tasakaalustamise tulemused.

Propeller tasakaalustati samas tasapinnas pöörlemissageduse juures. Selle tasakaalustamise tulemusena kompenseeritakse propelleri võimsuse tasakaalustamatus dünaamikas.

Tasakaalustamisprotokoll on esitatud allpool Liide 1.

Tasakaalustamine viidi läbi propelleri pöörlemissagedusega 1350 p/min ja see võimaldas kahe mõõtmise alustamist.

Esimese käivitamise ajal määrasime vibratsiooni amplituudi ja faasi propelleri pöörlemissagedusel algseisundis.

Teise käivitamise ajal määrasime vibratsiooni amplituudi ja faasi propelleri pöörlemissageduse juures pärast seda, kui propellerile oli kinnitatud kindlaksmääratud massiga katsekaal.

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

Pärast seda, kui propellerile oli määratud 40,9 g suurune korrigeeriv kaal, vähenes vibratsioon selles kiiruse režiimis 6,7 mm/s-lt algseisundis 1,5 mm/s-ni pärast tasakaalustamist.

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

Me ei uurinud tasakaalustamise kvaliteedi mõju õhusõiduki vibratsiooni tasemele lennu ajal, kuna propeller sai ühel treeninglennul avariiolukorras kahjustada.

Tuleb märkida, et kindlaksmääratud tasakaalustamisel saadud tulemus erineb oluliselt tootmisettevõtte tasakaalustamise tulemusest.

Eelkõige:

• vibratsioon väheneb rohkem kui 4 korda propelleri pöörlemissagedusel pärast selle tasakaalustamist püsivas paigalduskohas (SU-29 käigukasti väljundvõllile);
• tasakaalustamise käigus paigutatud korrigeeriv kaal nihkub võrreldes tootmisettevõttes määratud kaaluga umbes 130º võrra.

Sellise olukorra võimalikud põhjused võivad olla järgmised:

• tootja tasakaalustusseadme mõõtesüsteemi vead (mis on ebatõenäoline);
• propelleri tasakaalustusmasina spindli haakeseadise istmete geomeetrilised vead, mille tulemuseks on propelleri radiaalne kõrvalekalle, kui see on paigaldatud spindlile;
• õhusõiduki käiguvõlli haakeseadme istmete geomeetrilised vead, mille tulemuseks on propelleri radiaalne kõrvalekalle, kui see on paigaldatud käiguvõllile.

3.5. Järeldused töö tulemuste kohta

3.5.1. SU-29 propelleri tasakaalustamine, mis viidi läbi samas tasapinnas propelleri pöörlemiskiirusel 1350 rpm (70%), võimaldas vähendada propelleri vibratsiooni 6,7 mm/s-lt 1,5 mm/s-ni.

Propelleri tasakaalustamatusega seotud vibratsioonitase vähenes oluliselt ka muudel kiirrežiimidel ja ulatus vahemikus 1 kuni 2,5 mm/s.

3.5.2. Et selgitada võimalikke põhjusi, miks tasakaalustamise tulemused ei ole tootmisettevõttes rahuldavad, on vaja kontrollida selle radiaalset kõrvalekaldumist õhusõiduki mootori käiguvõlli ajamitel.

Lisa 1

TASAKAALUSTUSPROTOKOLL

SU-29 tüüpi lennukite propellerite MTV-9-K-C/CL 260-27 jaoks.

1. Klient: V. D. Tšvokov
2. Propelleri paigalduskoht: SU-29 ajamivõlli käigukast
3. Propelleri tüüp: MTV-9-K-C/CL 260-27
4. Tasakaalustamismeetod: kokkupanek tegevuskohas (oma laagrites), samas tasapinnas.
5. Propelleri kiirus tasakaalustamise ajal, rpm: 1350
6. Tasakaalustusseadme mudel, tehase nr ja tootja: Balancet-1, tehas nr 149, OU Vibromer
7. Tasakaalustamisel kasutatavad regulatiivsed dokumendid:

7.1. GOST ISO 1940-1-2007 Vibratsioon. Jäikade rootorite tasakaalustamise kvaliteedinõuded. Osa 1. Lubatud tasakaalustamatuse määramine.

7.2. _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

8. Tasakaalustamise kuupäev: juuni 2014
9. Tasakaalustamistulemuste kokkuvõtlik tabel:

*) Märkus: Tasakaalustamine viidi läbi, säilitades tootja poolt määratud propelleri korrigeeritud kaalu.

10. Kokkuvõte:

10.1. Pärast SU-29 käigukasti veovõllile paigaldatud propelleri tasakaalustamist (vt punkt 9.2) väheneb vibratsioonitase (jääktasakaalustamatus) rohkem kui 4 korda võrreldes algse tasemega (vt punkt 9.1).

10.2. Punktis 10.1 nimetatud tulemuse saavutamiseks kasutatavad korrigeeriva kaalu parameetrid (mass, paigaldusnurk) erinevad oluliselt tootmisettevõttes (MT-propeller) määratud korrigeeriva kaalu parameetritest.

Eelkõige paigutasime propelleri tasakaalustamise ajal täiendava 40,9 g suuruse korrigeeriva kaalu, mis oli võrreldes tootmisettevõttes määratud kaaluga nihutatud 130º nurga all.

(Tootmistehases paigutatud kaal ei ole eemaldatud propellerist täiendava tasakaalustamise ajal).

Sellise olukorra võimalikud põhjused võivad olla järgmised:

• tootmisettevõtte tasakaalustusseadme mõõtesüsteemi vead;
• tootmisseadme tasakaalustusmasina spindli haakeseadise istmete geomeetrilised vead, mille tulemuseks on propelleri radiaalne kõrvalekalle, kui see paigaldatakse spindlile;
• õhusõiduki käiguvahendi veovõlli haakeseadme istmete geomeetrilised vead, mille tulemuseks on propelleri radiaalne kõrvalekalle, kui see on paigaldatud käiguvõllile.

Selleks, et teha kindlaks konkreetne põhjus, mis põhjustab propelleri suurenenud tasakaalustamatust selle paigaldamisel Su-29 käiguvõllile, on vaja kindlaks teha:

• kontrollida mõõtesüsteemi ja tasakaalustusmasina spindli istmete geomeetrilist täpsust, mida kasutatakse propelleri MTV-9-K-C/CL 260-27 tasakaalustamisel tootmisettevõttes;
• kontrollida SU-29 käigukasti ajamivõllile paigaldatud propelleri radiaalset kõrvalekaldumist.

Täitja:

OU Vibromera peatehnik

V. D. Feldman