تصویر {
عرض: 70%؛
}

متخصص ارشد VD Feldman

1. به جای پیشگفتار

دو سال و نیم پیش، شرکت ما تولید سریال "Balanset 1" را آغاز کرد که برای متعادل کردن مکانیسم های چرخشی در یاتاقان های خود طراحی شده است.

تا به امروز بیش از 180 ست تولید شده است که به طور موثر در صنایع مختلف از جمله تولید و بهره برداری از فن ها، دمنده ها، موتورهای الکتریکی، اسپیندل ماشین ها، پمپ ها، سنگ شکن ها، جداکننده ها، سانتریفیوژها، کاردان و میل لنگ و مکانیزم های دیگر استفاده می شود. .

اخیراً شرکت ما تعداد زیادی سؤال از سازمان ها و افراد در مورد امکان استفاده از تجهیزات ما برای تعادل پروانه هواپیما و هلیکوپتر در شرایط میدانی دریافت کرده است.

متأسفانه متخصصان ما با سالها تجربه در بالانس کردن ماشین آلات مختلف تا به حال به این موضوع رسیدگی نکرده بودند. بنابراین، توصیه‌ها و توصیه‌هایی که ما می‌توانستیم به مشتریان خود ارائه کنیم، بسیار کلی بود و همیشه به آنها اجازه نمی‌داد تا به طور مؤثر مشکل را حل کنند.

این وضعیت در بهار امسال شروع به بهبود کرد. این به دلیل موقعیت فعال VD Chvokov بود که با ما در کار متعادل کردن پروانه هواپیماهای Yak-52 و Su-29 که او خلبان آن است، سازماندهی و فعالانه شرکت کرد.

شکل 1.1. هواپیمای Yak-52 در فرودگاه

شکل 1.2. هواپیمای Su-29 در پارکینگ

2. نتایج بررسی تعادل پروانه و ارتعاش هواپیمای آکروباتیک Yak-52

2.1. معرفی

در ماه مه - ژوئیه 2014، کار بر روی بررسی ارتعاش هواپیمای Yak-52 مجهز به موتور هوایی M-14P و تعادل پروانه دو پره آن انجام شد.

تعادل در یک هواپیما با استفاده از کیت تعادل "Balanset 1" با شماره سریال 149 انجام شد.

طرح اندازه گیری مورد استفاده در طول تعادل در شکل 2.1 نشان داده شده است.

در طول فرآیند تعادل، سنسور لرزش (شتاب سنج) 1 با استفاده از آهنربا بر روی یک براکت مخصوص بر روی درب جلوی گیربکس موتور نصب شد.

سنسور زاویه فاز لیزری 2 نیز بر روی پوشش گیربکس نصب شد و بر روی علامت بازتابی اعمال شده بر روی یکی از تیغه های پروانه قرار گرفت.

سیگنال‌های آنالوگ از سنسورها از طریق کابل‌ها به واحد اندازه‌گیری دستگاه Balanset 1 منتقل می‌شوند، جایی که به صورت دیجیتالی از قبل پردازش می‌شوند.

سپس این سیگنال‌ها به صورت دیجیتالی به رایانه ارسال می‌شوند، جایی که نرم‌افزار این سیگنال‌ها را پردازش کرده و جرم و زاویه وزن اصلاحی مورد نیاز برای جبران عدم تعادل روی پروانه را محاسبه می‌کند.

2.2. در حین اجرای این کار، مهارت های خاصی به دست آمد و فناوری تعادل پروانه های هواپیما در شرایط صحرایی با استفاده از دستگاه Balanset 1 توسعه یافت، از جمله:

• تعیین مکان ها و روش های نصب (اتصال) سنسورهای ارتعاش و زاویه فاز بر روی جسم.
• تعیین فرکانس رزونانس چندین عنصر ساختاری هواپیما (تعلیق موتور، تیغه های پروانه).
• شناسایی فرکانس‌های چرخش موتور (حالت‌های عملیاتی) که حداقل عدم تعادل باقی‌مانده را در طول تعادل تضمین می‌کند.
• ایجاد تلرانس برای عدم تعادل باقیمانده پروانه و غیره.

علاوه بر این، داده های جالبی در مورد سطوح ارتعاش هواپیماهای مجهز به موتورهای M-14P به دست آمد.

در زیر مطالب گزارش گردآوری شده بر اساس نتایج این کارها آمده است.

در آنها، علاوه بر نتایج تعادل، داده های مربوط به بررسی ارتعاشات هواپیماهای Yak-52 و Su-29 به دست آمده در طول آزمایش های زمینی و پروازی ارائه شده است.

این داده‌ها ممکن است هم برای خلبانان هواپیما و هم برای متخصصانی که در تعمیر و نگهداری آن‌ها مشارکت دارند، جالب باشد.

شکل 2.1. طرح اندازه گیری تعادل پروانه هواپیمای Yak-52.

Zk - چرخ دنده اصلی گیربکس؛

Zs – ماهواره های گیربکس;

Zn - چرخ دنده ثابت گیربکس.

در طول اجرای این کار، با در نظر گرفتن تجربیات به دست آمده در تعادل پروانه های هواپیماهای Su-29 و Yak-52، تعدادی مطالعات تکمیلی انجام شد که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تعیین فرکانس طبیعی نوسانات موتور و پروانه هواپیمای Yak-52.
• بررسی مقدار و ترکیب طیفی ارتعاشات در کابین خلبان دوم در طول پرواز پس از تعادل پروانه.
• بررسی مقدار و ترکیب طیفی ارتعاشات در کابین خلبان دوم در حین پرواز پس از تعادل پروانه و تنظیم نیروی سفت شدن کمک فنرهای موتور.

2.2. نتایج مطالعات در مورد فرکانس های طبیعی نوسانات موتور و ملخ

فرکانس‌های طبیعی نوسانات موتور، که بر روی کمک‌فنرهای بدنه هواپیما نصب شده‌اند، با استفاده از دستگاه طیف‌سنج AD-3527 ساخت شرکت A&D (ژاپن) از طریق تحریک ضربه‌ای نوسانات موتور تعیین شدند.

در طیف نوسانات طبیعی سیستم تعلیق موتور هواپیمای Yak-52 که نمونه ای از آن در شکل 2.2 ارائه شده است، چهار فرکانس اصلی شناسایی شد: 20 هرتز، 74 هرتز، 94 هرتز، 120 هرتز.

شکل 2.2. طیف فرکانس های طبیعی سیستم تعلیق موتور هواپیمای Yak-52.

فرکانس‌های 74 هرتز، 94 هرتز و 120 هرتز احتمالاً به ویژگی‌های نصب موتور (تعلیق) به بدنه هواپیما مربوط می‌شوند.

فرکانس 20 هرتز به احتمال زیاد با نوسانات طبیعی هواپیما روی شاسی مرتبط است.

فرکانس های طبیعی پره های پروانه نیز با استفاده از روش تحریک ضربه تعیین شد.

در این مورد، چهار فرکانس اصلی شناسایی شد: 36 هرتز، 80 هرتز، 104 هرتز، و 134 هرتز.

داده‌های مربوط به فرکانس‌های طبیعی ملخ هواپیمای Yak-52 و نوسانات موتور می‌تواند هنگام انتخاب فرکانس چرخش پروانه مورد استفاده در هنگام تعادل، مهم باشد. شرط اصلی برای انتخاب این فرکانس، اطمینان از حداکثر جداسازی ممکن آن از فرکانس های طبیعی عناصر ساختاری هواپیما است.

علاوه بر این، دانستن فرکانس‌های طبیعی تک تک اجزا و قطعات هواپیما می‌تواند برای شناسایی علل افزایش شدید (در صورت تشدید) در اجزای خاصی از طیف ارتعاش در حالت‌های مختلف دور موتور مفید باشد.

2.3. نتایج متعادل سازی

همانطور که در بالا ذکر شد، بالانس پروانه در یک صفحه انجام شد و در نتیجه عدم تعادل نیروی پروانه به صورت دینامیکی جبران شد.

انجام تعادل دینامیکی در دو هواپیما، که امکان جبران نیرو و عدم تعادل لحظه ای پروانه را فراهم می کند، امکان پذیر نبود، زیرا طراحی پروانه نصب شده بر روی هواپیمای Yak-52 امکان تشکیل تنها یک هواپیمای اصلاح را فراهم می کند.

بالانس پروانه در فرکانس چرخش 1150 دور در دقیقه (60%) انجام شد که در آن می توان پایدارترین نتایج اندازه گیری ارتعاش را از نظر دامنه و فاز از شروع تا شروع به دست آورد.

تعادل پروانه از طرح کلاسیک "دو دور" پیروی می کند.

در اولین دور، دامنه و فاز ارتعاش در فرکانس چرخش پروانه در حالت اولیه تعیین شد.

در دور دوم، دامنه و فاز ارتعاش در فرکانس چرخش پروانه پس از نصب جرم آزمایشی 7 گرم بر روی پروانه تعیین شد.

بر اساس این داده ها، جرم M = 19.5 گرم و زاویه نصب وزن اصلاحی F = 32 درجه با استفاده از نرم افزار محاسبه شد.

با توجه به ویژگی های طراحی پروانه که امکان نصب وزنه اصلاحی در زاویه مورد نیاز را نمی دهد، دو وزنه معادل بر روی پروانه نصب شد:

• وزن M1 = 14 گرم در زاویه F1 = 0 درجه؛
• وزن M2 = 8.3 گرم در زاویه F2 = 60 درجه.

پس از نصب وزنه های اصلاحی مشخص شده بر روی پروانه، ارتعاش اندازه گیری شده در فرکانس چرخش 1150 دور در دقیقه و مرتبط با عدم تعادل پروانه از 10.2 میلی متر بر ثانیه در حالت اولیه به 4.2 میلی متر بر ثانیه پس از بالانس کاهش یافت.

در این حالت عدم تعادل واقعی پروانه از 2340 g*mm به 963 g*mm کاهش یافت.

2.4. بررسی تأثیر نتایج تعادل بر سطح ارتعاش هواپیمای Yak-52 بر روی زمین در سایر فرکانس‌های چرخش ملخ

نتایج بررسی ارتعاش هواپیمای Yak-52، انجام شده در سایر حالت های عملکرد موتور که در طول آزمایش های زمینی به دست آمده است، در جدول 2.1 ارائه شده است.

همانطور که از جدول مشخص است، تعادل انجام شده بر ارتعاش هواپیمای Yak-52 در تمام حالت های عملیاتی آن تأثیر مثبت گذاشته است.

جدول 2.1.

№	فرکانس چرخش، %	فرکانس چرخش پروانه، دور در دقیقه	سرعت ارتعاش RMS، میلی متر در ثانیه
1	60	1153	4.2
2	65	1257	2.6
3	70	1345	2.1
4	82	1572	1.25

نتایج تست ارتعاش اضافی

2.5. بررسی لرزش هواپیمای Yak-52 در هوا در حالت های پرواز اصلی قبل و بعد از تنظیم کشش کمک فنر

علاوه بر این، در طول آزمایش های زمینی، کاهش قابل توجهی در ارتعاش هواپیما با افزایش فرکانس چرخش پروانه آن مشخص شد.

این را می توان با درجه بیشتری از تنظیم فرکانس چرخش پروانه از فرکانس نوسان طبیعی هواپیما روی شاسی توضیح داد (احتمالاً 20 هرتز)، که زمانی رخ می دهد که فرکانس چرخش پروانه افزایش می یابد.

علاوه بر آزمایش‌های ارتعاشی که پس از تعادل پروانه روی زمین انجام شد (به بخش 2.3 مراجعه کنید)، اندازه‌گیری ارتعاش هواپیمای Yak-52 در حال پرواز انجام شد.

ارتعاش در حین پرواز در کابین خلبان دوم در جهت عمودی با استفاده از یک آنالایزر طیف ارتعاش قابل حمل مدل AD-3527 ساخت شرکت A&D (ژاپن) در محدوده فرکانسی 5 تا 200 (500) هرتز اندازه‌گیری شد.

اندازه‌گیری‌ها در پنج حالت دور اصلی موتور، به ترتیب برابر با 60%، 65%، 70% و 82% حداکثر فرکانس چرخش آن انجام شد.

نتایج اندازه گیری، قبل از تنظیم کمک فنرها، در جدول 2.2 ارائه شده است.

جدول 2.2.

اجزای طیف ارتعاش

№	فرکانس چرخش پروانه، %	فرکانس چرخش پروانه، دور در دقیقه	Vv1 (هرتز)	دامنه Vv1 (mm/sec)	Vn (هرتز)	دامنه Vn (mm/sec)	Vк1 (هرتز)	دامنه Vк1 (mm/sec)	Vv2 (هرتز)	دامنه Vv2 (mm/sec)	Vк2 (هرتز)	دامنه Vк2 (mm/sec)	Vv4 (هرتز)	دامنه Vv4 (mm/sec)	Vк3 (هرتز)	دامنه Vк3 (mm/sec)	Vv5 (هرتز)	دامنه Vv5 (mm/sec)	V∑ (mm/sec)
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

به عنوان مثال، شکل های 2.3 و 2.4 نمودارهای طیفی را نشان می دهد که هنگام اندازه گیری ارتعاش در کابین هواپیمای Yak-52 در حالت های 60% و 94% برای پر کردن جدول 2.2 استفاده می شود.

شکل 2.3. طیف ارتعاش در کابین هواپیمای Yak-52 در حالت 60%.

شکل 2.4. طیف ارتعاش در کابین هواپیمای Yak-52 در حالت 94%.

همانطور که از جدول 2.2 مشاهده می شود، اجزای اصلی ارتعاش اندازه گیری شده در کابین خلبان دوم در فرکانس های چرخش پروانه V ظاهر می شوند._v1 (با رنگ زرد مشخص شده است)، میل لنگ موتور V_к1 (با رنگ آبی مشخص شده است)، و درایو کمپرسور هوا (و/یا سنسور فرکانس) V_n (با رنگ سبز مشخص شده است)، و همچنین در هارمونیک های بالاتر آنها V_v2, V_v4, V_v5، و V_к2, V_к3.

حداکثر ارتعاش کل V_∑ در حالت های سرعت 82% (1580 دور در دقیقه پروانه) و 94% (1830 دور در دقیقه) یافت شد.

جزء اصلی این ارتعاش در هارمونیک دوم فرکانس چرخش میل لنگ موتور V ظاهر می شود._к2 و به ترتیب به مقادیر 12.5 میلی متر در ثانیه در فرکانس 4800 سیکل در دقیقه و 15.8 میلی متر بر ثانیه در فرکانس 5520 سیکل در دقیقه می رسد.

می توان فرض کرد که این جزء با عملکرد گروه پیستون موتور (فرایندهای ضربه ای که در طول حرکت دوگانه پیستون ها در هر یک دور میل لنگ رخ می دهد) مرتبط است.

افزایش شدید این مولفه در حالت های 82% (اول اسمی) و 94% (برخاستن) به احتمال زیاد نه به دلیل نقص در گروه پیستون، بلکه به دلیل نوسانات تشدید کننده موتور نصب شده در بدنه هواپیما روی کمک فنرها ایجاد می شود.

این نتیجه‌گیری با نتایج تجربی قبلاً مورد بحث از بررسی فرکانس‌های طبیعی نوسانات تعلیق موتور تأیید می‌شود که در طیف آن 74 هرتز (4440 سیکل در دقیقه)، 94 هرتز (5640 چرخه در دقیقه) و 120 هرتز وجود دارد. 7200 سیکل در دقیقه).

دو تا از این فرکانس های طبیعی، 74 هرتز و 94 هرتز، نزدیک به دومین فرکانس هارمونیک چرخش میل لنگ هستند که در اولین حالت های اسمی و بلند شدن موتور رخ می دهد.

با توجه به ارتعاشات قابل توجه در هارمونیک میل لنگ 2 که در آزمایش های ارتعاش در اولین حالت های اسمی و برخاستن موتور مشاهده شد، بررسی و تنظیم نیروی سفت شدن کمک فنرهای تعلیق موتور انجام شد.

نتایج تست مقایسه ای به دست آمده قبل و بعد از تنظیم کمک فنرها برای فرکانس چرخش پروانه (V_v1) و هارمونیک دوم فرکانس چرخش میل لنگ (V_к2) در جدول 2.3 ارائه شده است.

جدول 2.3.

№	فرکانس چرخش پروانه، %	فرکانس چرخش پروانه، دور در دقیقه	Vv1 (قبل از)	Vv1 (بعد از)	Vк2 (قبل از)	Vк2 (بعد از)
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

همانطور که از جدول 2.3 مشاهده می شود، تنظیم کمک فنرها به تغییرات قابل توجهی در اجزای ارتعاشی اصلی هواپیما منجر نشد.

همچنین باید توجه داشت که دامنه مولفه طیفی مرتبط با عدم تعادل پروانه V_v1، شناسایی شده در حالت های 82% و 94% (به جداول 1.2 و 1.3 مراجعه کنید)، به ترتیب 3-7 برابر کمتر از دامنه های V است._к2، در این حالت ها وجود دارد.

در سایر حالت های پرواز، جزء V_v1 بین 2.8 تا 4.4 میلی متر بر ثانیه است.

علاوه بر این، همانطور که از جداول 2.2 و 2.3 مشاهده می شود، تغییرات آن در هنگام تغییر از یک حالت به حالت دیگر عمدتاً توسط کیفیت تعادل تعیین نمی شود، بلکه با درجه تنظیم فرکانس چرخش پروانه از فرکانس های طبیعی عناصر ساختاری مختلف تعیین می شود. هواپیما

2.6. نتیجه گیری از نتایج کار

2.6.1.

تعادل پروانه هواپیمای Yak-52 که در فرکانس چرخش ملخ 1150 دور در دقیقه (60%) انجام شد، امکان کاهش ارتعاش پروانه را از 10.2 میلی متر بر ثانیه به 4.2 میلی متر در ثانیه داد.

با توجه به تجربیات به دست آمده در هنگام بالانس کردن پروانه هواپیمای Yak-52 و Su-29 با استفاده از دستگاه Balanset-1، می توان احتمال کاهش بیشتر سطح ارتعاش ملخ هواپیمای Yak-52 را در نظر گرفت.

این را می توان به ویژه با انتخاب فرکانس چرخش پروانه متفاوت (بالاتر) در طول تعادل آن به دست آورد، که امکان جداسازی بیشتر از فرکانس نوسان طبیعی هواپیما 20 هرتز (1200 سیکل در دقیقه) را فراهم می کند که در طول آزمایش ها شناسایی می شود.

2.6.2.

همانطور که نتایج آزمایش‌های ارتعاشی هواپیمای Yak-52 در پرواز نشان می‌دهد، طیف‌های ارتعاش آن (علاوه بر مولفه فوق‌الذکر که در فرکانس چرخش پروانه ظاهر می‌شود) شامل چندین جزء دیگر مرتبط با عملکرد میل لنگ، گروه پیستون موتور است. و همچنین درایو کمپرسور هوا (و/یا سنسور فرکانس).

بزرگی این ارتعاشات در حالت های 60%، 65% و 70% با بزرگی ارتعاش مرتبط با عدم تعادل پروانه قابل مقایسه است.

تجزیه و تحلیل این ارتعاشات نشان می دهد که حتی حذف کامل ارتعاش ناشی از عدم تعادل پروانه، ارتعاش کل هواپیما در این حالت ها را بیش از 1.5 برابر کاهش نمی دهد.

2.6.3.

حداکثر ارتعاش کل V_∑ از هواپیمای Yak-52 در حالت های سرعت 82% (1580 دور در دقیقه پروانه) و 94% (1830 دور در دقیقه پروانه) یافت شد.

جزء اصلی این ارتعاش در هارمونیک دوم فرکانس چرخش میل لنگ موتور V ظاهر می شود._к2 (در فرکانس های 4800 سیکل در دقیقه یا 5520 سیکل در دقیقه)، که به ترتیب به مقادیر 12.5 میلی متر در ثانیه و 15.8 میلی متر در ثانیه می رسد.

به طور منطقی می توان فرض کرد که این جزء با عملکرد گروه پیستون موتور (فرایندهای ضربه ای که در طول حرکت دوگانه پیستون ها در هر یک دور میل لنگ رخ می دهد) مرتبط است.

افزایش شدید این جزء در حالت های 82% (اول اسمی) و 94% (برخاستن) به احتمال زیاد ناشی از نقص در گروه پیستون نیست، بلکه ناشی از نوسانات رزونانسی موتور نصب شده در بدنه هواپیما بر روی کمک فنرها است.

تنظیم کمک فنرهای انجام شده در طول آزمایشات منجر به تغییرات قابل توجهی در ارتعاش نشد.

این وضعیت احتمالاً می تواند به عنوان یک نظارت طراحی توسط توسعه دهندگان هواپیما در هنگام انتخاب سیستم نصب موتور (تعلیق) در بدنه هواپیما در نظر گرفته شود.

2.6.4.

داده‌های به‌دست‌آمده در طول تست‌های تعادل و ارتعاش اضافی (به نتایج آزمایش پرواز در بخش 2.5 مراجعه کنید) به این نتیجه می‌رسد که نظارت دوره‌ای ارتعاش می‌تواند برای ارزیابی تشخیصی وضعیت فنی موتور هواپیما مفید باشد.

چنین کاری را می توان به عنوان مثال با استفاده از دستگاه "Balanset-1" انجام داد که در آن نرم افزار عملکرد تجزیه و تحلیل ارتعاش طیفی اجرا می شود.

---

3. نتایج تعادل پروانه MTV-9-KC/CL 260-27 و بررسی ارتعاش هواپیمای آکروباتیک Su-29

3.1. معرفی

در 15 ژوئن 2014، تعادل پروانه سه پره MTV-9-KC/CL 260-27 موتور هوانوردی M-14P هواپیمای آکروباتیک Su-29 انجام شد.

به گفته سازنده، پروانه از ابتدا از نظر استاتیک متعادل بود، همانطور که با وجود وزن اصلاحی در هواپیمای 1، نصب شده در کارخانه تولید مشهود است.

تعادل پروانه، که مستقیماً روی هواپیمای Su-29 نصب شده است، با استفاده از کیت متعادل کننده ارتعاش "Balanset-1" با شماره سریال 149 انجام شد.

طرح اندازه گیری مورد استفاده در طول تعادل در شکل 3.1 نشان داده شده است.

در طول فرآیند تعادل، سنسور لرزش (شتاب سنج) 1 با استفاده از آهنربا روی یک براکت مخصوص روی محفظه گیربکس موتور نصب شد.

سنسور زاویه فاز لیزری 2 نیز روی محفظه گیربکس نصب شده و بر روی علامت بازتابی اعمال شده بر روی یکی از تیغه های پروانه قرار گرفته است.

سیگنال‌های آنالوگ از سنسورها از طریق کابل‌ها به واحد اندازه‌گیری دستگاه Balanset-1 منتقل می‌شوند و در آنجا به صورت دیجیتالی از قبل پردازش می‌شوند.

سپس این سیگنال‌ها به صورت دیجیتالی به رایانه فرستاده شد و در آنجا پردازش نرم‌افزاری این سیگنال‌ها انجام شد و جرم و زاویه وزن اصلاحی مورد نیاز برای جبران عدم تعادل پروانه محاسبه شد.

شکل 3.1. طرح اندازه گیری تعادل پروانه هواپیمای Su-29.

ز_ک – چرخ دنده اصلی گیربکس با 75 دندان؛

ز_ج – ماهواره های گیربکس به تعداد 6 قطعه هر کدام 18 دندانه.

ز_n – چرخ دنده ثابت گیربکس با 39 دندانه.

قبل از انجام این کار، با توجه به تجربه به دست آمده از تعادل پروانه هواپیمای Yak-52، تعدادی از مطالعات تکمیلی انجام شد، از جمله:

• تعیین فرکانس های طبیعی موتور هواپیمای Su-29 و نوسانات ملخ.
• بررسی مقدار و ترکیب طیفی ارتعاش اولیه در کابین خلبان دوم قبل از تعادل.

3.2. نتایج مطالعات فرکانس های طبیعی نوسانات موتور و ملخ

فرکانس‌های طبیعی نوسانات موتور، که بر روی کمک‌فنرهای بدنه هواپیما نصب شده‌اند، با استفاده از دستگاه طیف‌سنج AD-3527 ساخت شرکت A&D (ژاپن) از طریق تحریک ضربه‌ای نوسانات موتور تعیین شدند.

در طیف نوسانات طبیعی سیستم تعلیق موتور (نگاه کنید به شکل 3.2)، شش فرکانس اصلی شناسایی شد: 16 هرتز، 22 هرتز، 37 هرتز، 66 هرتز، 88 هرتز، 120 هرتز.

از این میان، فرض بر این است که فرکانس‌های 66 هرتز، 88 هرتز و 120 هرتز به طور مستقیم با ویژگی‌های نصب موتور (تعلیق) به بدنه هواپیما مرتبط هستند.

فرکانس های 16 هرتز و 22 هرتز به احتمال زیاد با نوسانات طبیعی هواپیما روی شاسی مرتبط هستند.

فرکانس 37 هرتز احتمالاً مربوط به فرکانس طبیعی نوسانات تیغه پروانه هواپیما است.

این فرض با نتایج بررسی فرکانس های طبیعی نوسانات پروانه که با روش تحریک ضربه نیز به دست آمده است، تأیید می شود.

در طیف نوسانات طبیعی تیغه پروانه (نگاه کنید به شکل 3.3)، سه فرکانس اصلی شناسایی شد: 37 هرتز، 100 هرتز، و 174 هرتز.

داده‌های مربوط به فرکانس‌های طبیعی تیغه پروانه و نوسانات موتور هواپیمای Su-29 می‌تواند هنگام انتخاب فرکانس چرخش پروانه مورد استفاده در هنگام متعادل‌سازی مهم باشد. شرط اصلی برای انتخاب این فرکانس، اطمینان از حداکثر جداسازی ممکن آن از فرکانس های طبیعی عناصر ساختاری هواپیما است.

علاوه بر این، دانستن فرکانس‌های طبیعی تک تک اجزا و قطعات هواپیما می‌تواند برای شناسایی علل افزایش شدید (در صورت تشدید) در اجزای خاصی از طیف ارتعاش در حالت‌های مختلف دور موتور مفید باشد.

3.3. بررسی ارتعاش در کابین خلبان دوم هواپیمای Su-29 روی زمین قبل از تعادل

ارتعاش اولیه هواپیمای Su-29 که قبل از بالانس پروانه شناسایی شده بود، در کابین خلبان دوم در جهت عمودی با استفاده از یک دستگاه تجزیه و تحلیل طیف ارتعاش قابل حمل مدل AD-3527 ساخت شرکت A&D (ژاپن) در محدوده فرکانسی 5 تا 200 هرتز اندازه‌گیری شد.

اندازه گیری ها در چهار حالت دور اصلی موتور به ترتیب برابر با 60%، 65%، 70% و 82% حداکثر فرکانس چرخش آن انجام شد.

نتایج به دست آمده در جدول 3.1 ارائه شده است.

همانطور که از جدول 2.1 مشاهده می شود، اجزای اصلی ارتعاش در فرکانس های چرخش پروانه V ظاهر می شوند._v1، میل لنگ موتور V_к1و درایو کمپرسور هوا (و/یا سنسور فرکانس) V_nو همچنین در هارمونیک دوم میل لنگ V_к2 و احتمالاً هارمونیک 3 (پره) پروانه V_v3که از نظر فرکانس به هارمونیک دوم میل لنگ نزدیک است.

جدول 3.1.

№	فرکانس چرخش پروانه، %	فرکانس چرخش پروانه، دور در دقیقه	Vv1	Vn	Vк1	Vv3	Vк2	Vv4	Vк3	V	V∑، میلی متر بر ثانیه
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

علاوه بر این، در طیف ارتعاش در حالت سرعت 60%، یک جزء ناشناس با طیف محاسبه شده در فرکانس 6120 سیکل در دقیقه یافت شد که ممکن است ناشی از تشدید در فرکانس 100 هرتز یکی از عناصر ساختاری هواپیما باشد. . چنین عنصری می تواند ملخ باشد که یکی از فرکانس های طبیعی آن 100 هرتز است.

حداکثر ارتعاش کل هواپیما V_∑با رسیدن به 11.5 میلی متر بر ثانیه، در حالت سرعت 70% یافت شد.

جزء اصلی ارتعاش کل در این حالت در هارمونیک دوم (4020 سیکل در دقیقه) فرکانس چرخش میل لنگ موتور V ظاهر می شود._к2 و برابر با 10.8 میلی متر بر ثانیه است.

می توان فرض کرد که این جزء با عملکرد گروه پیستون موتور (فرایندهای ضربه ای که در طول حرکت دوگانه پیستون ها در هر یک دور میل لنگ رخ می دهد) مرتبط است.

افزایش شدید این جزء در حالت 70% احتمالاً به دلیل نوسانات تشدید یکی از عناصر ساختاری هواپیما (تعلیق موتور در بدنه هواپیما) در فرکانس 67 هرتز (4020 سیکل در دقیقه) است.

لازم به ذکر است که علاوه بر اختلالات ضربه مرتبط با عملکرد گروه پیستون، بزرگی ارتعاش در این محدوده فرکانس ممکن است تحت تأثیر نیروی آیرودینامیکی که در فرکانس تیغه پروانه ظاهر می شود (V_v3).

در حالت های سرعت 65% و 82%، افزایش قابل توجهی در کامپوننت V_к2 (V_v3) نیز مشاهده می شود که با نوسانات تشدید اجزای هواپیما نیز قابل توضیح است.

دامنه مولفه طیفی مرتبط با عدم تعادل پروانه V_v1، که در حالت های سرعت اصلی قبل از متعادل کردن مشخص می شود، از 2.4 تا 5.7 میلی متر بر ثانیه متغیر است که به طور کلی کمتر از مقدار V است._к2 در حالت های مربوطه

علاوه بر این، همانطور که در جدول 3.1 مشاهده می شود، تغییرات آن در هنگام تغییر از یک حالت به حالت دیگر نه تنها با کیفیت تعادل، بلکه با درجه تنظیم فرکانس چرخش پروانه از فرکانس های طبیعی عناصر ساختاری هواپیما نیز تعیین می شود.

3.4. نتایج متعادل سازی

تعادل پروانه در یک صفحه با فرکانس چرخش انجام شد. در نتیجه چنین تعادلی، عدم تعادل نیروی دینامیکی پروانه جبران شد.

پروتکل تعادل در پیوست 1 در زیر ارائه شده است.

تعادل در فرکانس چرخش پروانه 1350 دور در دقیقه و شامل دو دور اندازه گیری انجام شد.

در اولین اجرا، دامنه و فاز ارتعاش در فرکانس چرخش پروانه در حالت اولیه تعیین شد.

در طول اجرای دوم، دامنه و فاز ارتعاش در فرکانس چرخش پروانه پس از نصب جرم آزمایشی با وزن مشخص بر روی پروانه تعیین شد.

بر اساس نتایج این اندازه‌گیری‌ها، جرم و زاویه نصب وزنه اصلاحی در صفحه 1 تعیین شد.

پس از نصب مقدار محاسبه شده وزن اصلاحی روی پروانه که 40.9 گرم بود، ارتعاش در این حالت سرعت از 6.7 میلی متر بر ثانیه در حالت اولیه به 1.5 میلی متر بر ثانیه پس از بالانس کاهش یافت.

سطح ارتعاش مرتبط با عدم تعادل پروانه در سایر حالت‌های سرعت نیز کاهش یافته و پس از متعادل‌سازی در محدوده 1 تا 2.5 میلی‌متر بر ثانیه باقی می‌ماند.

بررسی تأثیر کیفیت تعادل بر سطح ارتعاش هواپیما در حین پرواز به دلیل آسیب تصادفی این پروانه در یکی از پروازهای آموزشی انجام نشد.

لازم به ذکر است که نتیجه به دست آمده در طول این بالانس تفاوت قابل توجهی با نتیجه بالانس کارخانه دارد.

به خصوص:

• لرزش فرکانس چرخش پروانه پس از متعادل کردن آن در محل نصب دائمی (در محور خروجی گیربکس هواپیمای Su-29) بیش از 4 برابر کاهش یافت.
• وزن اصلاحی نصب شده در طول فرآیند تعادل نسبت به وزن نصب شده در کارخانه تولید تقریباً 130 درجه تغییر می کند.

دلایل احتمالی این وضعیت ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• خطاهای سیستم اندازه گیری پایه تعادل سازنده (بعید است)؛
• خطاهای هندسی محل نصب کوپلینگ اسپیندل ماشین متعادل کننده سازنده که منجر به خروج شعاعی پروانه هنگام نصب روی دوک می شود.
• خطاهای هندسی محل نصب کوپلینگ شافت خروجی گیربکس هواپیما، منجر به خروج شعاعی پروانه هنگام نصب بر روی شفت گیربکس می شود.

3.5. نتیجه گیری از نتایج کار

3.5.1.

تعادل پروانه هواپیمای Su-29، که در یک هواپیما با فرکانس چرخش ملخ 1350 دور در دقیقه (70%) انجام شد، امکان کاهش ارتعاش پروانه را از 6.7 میلی متر بر ثانیه به 1.5 میلی متر در ثانیه داد.

سطح ارتعاش مرتبط با عدم تعادل پروانه در سایر حالت های سرعت نیز به طور قابل توجهی کاهش یافته و در محدوده 1 تا 2.5 میلی متر بر ثانیه باقی مانده است.

3.5.2.

برای روشن شدن دلایل احتمالی نتایج متعادل کننده نامطلوب انجام شده در کارخانه تولید، لازم است خروجی شعاعی پروانه روی محور خروجی گیربکس موتور هواپیما بررسی شود.

---

پیوست 1

پروتکل متعادل کننده

ملخ MTV-9-KC/CL 260-27 هواپیمای آکروباتیک Su-29

1. مشتری: VD Chvokov

2. محل نصب پروانه: شفت خروجی گیربکس هواپیمای Su-29

3. نوع پروانه: MTV-9-KC/CL 260-27

4. روش متعادل سازی: مونتاژ در محل (در بلبرینگ خود)، در یک هواپیما

5. فرکانس چرخش پروانه در هنگام بالانس، دور در دقیقه: 1350

6. مدل، شماره سریال و سازنده دستگاه بالانس: Balanset-1، شماره سریال 149.

7. اسناد نظارتی مورد استفاده در هنگام تعادل:

7.1. _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

8. تاریخ تراز: 1393/06/15

9. جدول خلاصه نتایج تعادل:

№	نتایج اندازه گیری	لرزش، میلی متر بر ثانیه	عدم تعادل، g*mm
1	قبل از تعادل *)	6.7	6135
2	بعد از متعادل کردن	1.5	1350
تحمل ISO 1940 برای کلاس G 6.3			1500

*) توجه: تعادل با وزن اصلاحی نصب شده توسط سازنده بر روی پروانه انجام شد.

10. نتیجه گیری:

10.1. سطح ارتعاش (عدم تعادل باقیمانده) پس از متعادل کردن پروانه نصب شده بر روی محور خروجی گیربکس هواپیمای Su-29 (نگاه کنید به صفحه 9.2) در مقایسه با حالت اولیه بیش از 4 برابر کاهش یافته است (به صفحه 9.1 مراجعه کنید).

10.2. پارامترهای وزن اصلاحی (جرم، زاویه نصب) مورد استفاده برای رسیدن به نتیجه در p. 10.1 تفاوت قابل توجهی با پارامترهای وزن اصلاحی نصب شده توسط سازنده (MT-propeller) دارد.

به طور خاص، وزن اصلاحی اضافی 40.9 گرم بر روی پروانه در هنگام بالانس نصب شد که با زاویه 130 درجه نسبت به وزن نصب شده توسط سازنده جابجا شد.

(وزن نصب شده توسط سازنده در هنگام بالانس اضافی از پروانه حذف نشد).

دلایل احتمالی این وضعیت ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• خطا در سیستم اندازه گیری پایه تعادل سازنده؛
• خطاهای هندسی در محل نصب کوپلینگ اسپیندل ماشین متعادل کننده سازنده که منجر به خروج شعاعی پروانه هنگام نصب روی دوک می شود.
• خطاهای هندسی در محل نصب کوپلینگ شفت خروجی گیربکس هواپیما، که منجر به خروج شعاعی پروانه هنگام نصب روی شفت گیربکس می شود.

برای شناسایی علت خاصی که منجر به افزایش عدم تعادل پروانه هنگام نصب بر روی محور خروجی گیربکس هواپیمای Su-29 می شود، لازم است:

• سیستم اندازه‌گیری و دقت هندسی مکان‌های نصب اسپیندل ماشین متعادل کننده مورد استفاده برای بالانس کردن پروانه MTV-9-KC/CL 260-27 را در سازنده بررسی کنید.
• خروجی شعاعی پروانه نصب شده روی محور خروجی گیربکس هواپیمای Su-29 را بررسی کنید.

مجری:

کارشناس ارشد LLC "Kinematics"

فلدمن وی دی