Pääasiallinen asiantuntija V.D. Feldman

1. Esipuheen sijaan

Kaksi ja puoli vuotta sitten yrityksemme aloitti "Balanset 1" -laitteen sarjatuotannon, joka on suunniteltu pyörivien mekanismien tasapainottamiseen niiden omissa laakereissa.

Tähän mennessä on tuotettu yli 180 sarjaa, joita käytetään tehokkaasti eri teollisuudenaloilla, kuten puhaltimien, puhaltimien, sähkömoottoreiden, koneiden karojen, pumppujen, murskainten, erottimien, sentrifugien, kardaani- ja kampiakselien ja muiden mekanismien tuotannossa ja käytössä.

Yrityksemme on viime aikoina saanut lukuisia kyselyjä organisaatioilta ja yksityishenkilöiltä, jotka ovat kysyneet mahdollisuutta käyttää laitteitamme lentokoneiden ja helikoptereiden potkurien tasapainottamiseen kenttäolosuhteissa.

Valitettavasti asiantuntijamme, joilla on monen vuoden kokemus erilaisten koneiden tasapainottamisesta, eivät olleet koskaan aiemmin käsitelleet tätä ongelmaa. Siksi neuvot ja suositukset, joita pystyimme antamaan asiakkaillemme, olivat hyvin yleisiä, eivätkä ne aina auttaneet heitä ratkaisemaan ongelmaa tehokkaasti.

Tilanne alkoi parantua tänä keväänä. Tämä johtui V.D. Chvokovin aktiivisesta toiminnasta, sillä hän järjesti ja osallistui aktiivisesti kanssamme lentämiensä Jak-52- ja Su-29-koneiden potkurien tasapainottamistyöhön.

Kuva 1.1. Jak-52-koneita kentällä

Kuva 1.2. Su-29-kone pysäköintialueella

2. Jak-52-taitolentokoneen potkurin tasapainotuksen ja tärinätutkimuksen tulokset.

2.1. Johdanto

Touko-heinäkuussa 2014 suoritettiin M-14P-lentomoottorilla varustetun Jak-52-lentokoneen tärinätutkimus ja sen kaksilapaisen potkurin tasapainotus.

Tasapainotus suoritettiin yhdessä tasossa käyttäen Balanset 1 -tasapainotussarjaa, sarjanumero 149.

Tasapainotuksen aikana käytetty mittausjärjestelmä on esitetty kuvassa 2.1.

Tasapainotusprosessin aikana tärinäanturi (kiihtyvyysanturi) 1 asennettiin moottorin vaihdelaatikon etukanteen käyttämällä magneettia, joka oli kiinnitetty erityiseen kiinnikkeeseen.

Laservaihekulma-anturi 2 asennettiin myös vaihdelaatikon kanteen ja suunnattiin yhteen potkurin lapaan kiinnitettyyn heijastavaan merkkiin.

Antureiden analogiset signaalit siirrettiin kaapeleita pitkin "Balanset 1" -laitteen mittausyksikköön, jossa ne esikäsiteltiin digitaalisesti.

Sitten nämä digitaaliset signaalit lähetettiin tietokoneelle, jossa ohjelmisto käsitteli näitä signaaleja ja laski korjauspainon massan ja kulman, joita tarvitaan potkurin epätasapainon kompensoimiseksi.

2.2. Työn aikana hankittiin tiettyjä taitoja ja kehitettiin tekniikka, jolla lentokoneiden potkurit tasapainotetaan kenttäolosuhteissa "Balanset 1" -laitteen avulla:

• Määritetään kohteen tärinä- ja vaihekulma-antureiden sijainti ja asennusmenetelmät (kiinnitys);
• Useiden ilma-aluksen rakenneosien (moottorin ripustus, potkurin lavat) resonanssitaajuuksien määrittäminen;
• Tunnistetaan moottorin pyörimisfrekvenssit (toimintatilat), joilla varmistetaan mahdollisimman pieni jäännösepätasapaino tasapainotuksen aikana;
• Potkurin jäännösepätasapainon toleranssien vahvistaminen jne.

Lisäksi saatiin mielenkiintoisia tietoja M-14P-moottoreilla varustettujen lentokoneiden tärinätasoista.

Alla on näiden töiden tulosten perusteella koottu raporttiaineisto.

Niissä esitetään tasapainotustulosten lisäksi tietoja Jak-52- ja Su-29-lentokoneiden tärinätutkimuksista, jotka on tehty maa- ja lentotestien aikana.

Nämä tiedot voivat kiinnostaa sekä lentäjiä että lentokoneiden huoltoon osallistuvia asiantuntijoita.

Kuva 2.1. Jak-52-lentokoneen potkurin tasapainottamisen mittausjärjestelmä.

Zk - vaihdelaatikon pääpyörä;

Zs - vaihdelaatikon satelliitit;

Zn - vaihteiston kiinteä hammaspyörä.

Tämän työn aikana tehtiin Su-29- ja Jak-52-lentokoneiden potkurien tasapainottamisesta saatujen kokemusten perusteella useita lisätutkimuksia, muun muassa seuraavat:

• Jak-52-lentokoneen moottorin ja potkurin värähtelyjen ominaistaajuuksien määrittäminen;
• Toisen lentäjän ohjaamossa potkurin tasapainottamisen jälkeen tapahtuvan värähtelyn suuruuden ja spektrikoostumuksen tarkastaminen lennon aikana;
• Tärinän suuruuden ja spektrikoostumuksen tarkastaminen toisen ohjaajan ohjaamossa lennon aikana potkurin tasapainottamisen ja moottorin iskunvaimentimien kiristysvoiman säätämisen jälkeen.

2.2. Moottorin ja potkurin värähtelyjen ominaistaajuuksia koskevien tutkimusten tulokset.

Lentokoneen runkoon asennettuihin iskunvaimentimiin asennettujen moottorien värähtelyjen ominaistaajuudet määritettiin A&D:n (Japani) AD-3527-spektrianalysaattorilla moottorin värähtelyjen iskuherätyksen avulla.

Jak-52-lentokoneen moottorijousituksen ominaistaajuuksien spektrissä, josta on esimerkki kuvassa 2.2, havaittiin neljä päätaajuutta: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz ja 120 Hz.

Kuva 2.2. Jak-52-lentokoneen moottorijousituksen ominaistaajuuksien spektri.

Taajuudet 74 Hz, 94 Hz ja 120 Hz liittyvät todennäköisesti moottorin kiinnitykseen (ripustukseen) lentokoneen runkoon.

Taajuus 20 Hz liittyy todennäköisesti lentokoneen luontaiseen värähtelyyn alustalla.

Potkurin lapojen ominaistaajuudet määritettiin myös käyttäen iskuherätemenetelmää.

Tässä tapauksessa tunnistettiin neljä päätaajuutta: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz ja 134 Hz.

Jak-52-lentokoneen potkurin ja moottorin värähtelyjen ominaistaajuuksia koskevat tiedot voivat olla erityisen tärkeitä, kun valitaan tasapainotuksessa käytettävää potkurin pyörimistaajuutta. Tärkein edellytys tämän taajuuden valinnalle on varmistaa, että se poikkeaa mahdollisimman paljon lentokoneen rakenneosien ominaistaajuuksista.

Lisäksi ilma-aluksen yksittäisten komponenttien ja osien ominaistaajuuksien tunteminen voi olla hyödyllistä, kun pyritään tunnistamaan syyt, jotka aiheuttavat värähtelyspektrin tiettyjen osien jyrkän nousun (jos kyseessä on resonanssi) eri moottorin nopeustiloissa.

2.3. Tasapainottamisen tulokset

Kuten edellä todettiin, potkurin tasapainotus suoritettiin yhdessä tasossa, jolloin potkurin voimatasapainon epätasapaino kompensoitiin dynaamisesti.

Dynaamisen tasapainotuksen suorittaminen kahdessa tasossa, mikä mahdollistaisi sekä potkurin voima- että momenttitasapainon epätasapainon kompensoinnin, ei ollut mahdollista, koska Jak-52-lentokoneeseen asennetun potkurin rakenne sallii vain yhden korjaustason muodostamisen.

Potkurin tasapainotus suoritettiin 1150 rpm:n pyörimisnopeudella (60%), jolla oli mahdollista saada kaikkein vakaimmat tärinämittaustulokset amplitudin ja vaiheen osalta alusta loppuun.

Potkurin tasapainotus noudatti klassista "kahden juoksun" järjestelmää.

Ensimmäisen ajon aikana määritettiin värähtelyn amplitudi ja vaihe potkurin pyörimistaajuudella sen alkutilassa.

Toisessa ajossa määritettiin värähtelyn amplitudi ja vaihe potkurin pyörimistaajuudella sen jälkeen, kun potkuriin oli asennettu 7 g:n koemassa.

Näiden tietojen perusteella laskettiin ohjelmistolla massa M = 19,5 g ja korjauspainon asennuskulma F = 32°.

Koska potkurin rakenteelliset ominaisuudet eivät salli korjauspainon asentamista haluttuun kulmaan, potkuriin asennettiin kaksi vastaavaa painoa:

• Paino M1 = 14 g kulmassa F1 = 0°;
• Paino M2 = 8,3 g kulmassa F2 = 60°.

Kun potkuriin oli asennettu määritellyt korjauspainot, potkurin epätasapainoon liittyvä tärinä, joka mitattiin 1150 rpm:n pyörimisnopeudella, väheni alkutilanteen 10,2 mm/s:sta 4,2 mm/s:iin tasapainottamisen jälkeen.

Tässä tapauksessa potkurin todellinen epätasapaino pieneni 2340 g*mm:stä 963 g*mm:iin.

2.4. Tasapainotustulosten vaikutuksen tarkistaminen Jak-52-lentokoneen tärinätasoon maassa muilla potkurin pyörimistaajuuksilla.

Taulukossa 2.1 esitetään Jak-52-lentokoneen tärinän tarkastuksen tulokset, jotka on tehty muilla moottorin toimintatiloilla, jotka on saatu maastokokeiden aikana.

Kuten taulukosta käy ilmi, tasapainotus vaikutti myönteisesti Jak-52-lentokoneen värähtelyyn sen kaikissa toimintatiloissa.

Taulukko 2.1.

№	Kiertotaajuus, %	Potkurin pyörimisnopeus, rpm	RMS-tärinänopeus, mm/sek
1	60	1153	4.2
2	65	1257	2.6
3	70	1345	2.1
4	82	1572	1.25

Muita tärinätestituloksia

2.5. Jak-52-ilma-aluksen tärinän tarkastaminen ilmassa päälentomoodeissa ennen ja jälkeen iskunvaimentimen kireyden säätämisen.

Lisäksi maastokokeissa havaittiin, että lentokoneen tärinä väheni merkittävästi, kun potkurin pyörimisnopeutta nostettiin.

Tämä voidaan selittää potkurin pyörimistaajuuden suuremmalla poikkeavuudella lentokoneen luonnollisesta värähtelytaajuudesta alustalla (oletettavasti 20 Hz), mikä tapahtuu potkurin pyörimistaajuuden kasvaessa.

Potkurin tasapainottamisen jälkeen maassa suoritettujen tärinätestausten (ks. kohta 2.3) lisäksi tehtiin tärinämittauksia Jak-52-lentokoneesta lennon aikana.

Lentotärinä mitattiin toisen lentäjän ohjaamossa pystysuunnassa A&D:n (Japani) kannettavalla tärinän spektrianalysaattorilla, malli AD-3527, taajuusalueella 5-200 (500) Hz.

Mittaukset tehtiin viidessä moottorin pääkierrosnopeustilassa, jotka olivat vastaavasti 60%, 65%, 70% ja 82% sen suurimmasta pyörimisnopeudesta.

Taulukossa 2.2 esitetään mittaustulokset, jotka tehtiin ennen iskunvaimentimien säätöä.

Taulukko 2.2.

Värähtelyspektrin komponentit

№	Potkurin pyörimistaajuus, %	Potkurin pyörimisnopeus, rpm	Vв1 (Hz)	Amplitudi Vв1 (mm/sek)	Vн (Hz)	Amplitudi Vн (mm/sek)	Vк1 (Hz)	Amplitudi Vк1 (mm/sek)	Vв2 (Hz)	Amplitudi Vв2 (mm/sek)	Vк2 (Hz)	Amplitudi Vк2 (mm/sek)	Vв4 (Hz)	Amplitudi Vв4 (mm/sek)	Vк3 (Hz)	Amplitudi Vк3 (mm/sek)	Vв5 (Hz)	Amplitudi 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

Kuvissa 2.3 ja 2.4 esitetään esimerkkinä spektrikuviot, jotka on saatu mitattaessa värähtelyä Jak-52-lentokoneen matkustamossa 60%- ja 94%-moodeilla, joita on käytetty taulukon 2.2 täyttämiseen.

Kuva 2.3. Tärinän spektri Jak-52-lentokoneen ohjaamossa 60%-tilassa.

Kuva 2.4. Tärinän spektri Jak-52-lentokoneen ohjaamossa 94%-tilassa.

Kuten taulukosta 2.2 nähdään, toisen lentäjän ohjaamossa mitatun tärinän pääkomponentit esiintyvät potkurin pyörimistaajuuksilla V_в1 (korostettu keltaisella), moottorin kampiakseli V_к1 (korostettu sinisellä) ja ilmakompressorin taajuusmuuttaja (ja/tai taajuusanturi) V_н (korostettu vihreällä) sekä niiden korkeammilla harmonisilla V_в2, V_в4, V_в5ja V_к2, V_к3.

Suurin kokonaisvärähtely V_∑ havaittiin nopeustiloissa 82% (potkurin 1580 rpm) ja 94% (1830 rpm).

Tämän värähtelyn pääkomponentti esiintyy moottorin kampiakselin pyörimistaajuuden 2. harmonisella V_к2 ja saavuttaa vastaavasti arvot 12,5 mm/s taajuudella 4800 sykliä/min ja 15,8 mm/s taajuudella 5520 sykliä/min.

Voidaan olettaa, että tämä komponentti liittyy moottorin mäntäryhmän toimintaan (iskuprosessit, jotka tapahtuvat mäntien kaksinkertaisen liikkeen aikana yhtä kampiakselin kierrosta kohti).

Tämän komponentin jyrkkä kasvu tiloissa 82% (ensimmäinen nimellinen) ja 94% (lentoonlähtö) ei todennäköisesti johdu mäntäryhmän vioista vaan lentokoneen runkoon iskunvaimentimiin asennetun moottorin resonanssivärähtelyistä.

Tämä päätelmä vahvistetaan aiemmin käsitellyillä kokeellisilla tuloksilla, jotka koskevat moottorin jousituksen värähtelyjen ominaistaajuuksien tarkistamista, joiden spektrissä on 74 Hz (4440 sykliä/min), 94 Hz (5640 sykliä/min) ja 120 Hz (7200 sykliä/min).

Kaksi näistä ominaistaajuuksista, 74 Hz ja 94 Hz, ovat lähellä kampiakselin pyörimisen toista harmonista taajuutta, joka esiintyy moottorin ensimmäisessä nimellis- ja lentoonlähtötilassa.

Koska moottorin ensimmäisessä nimellis- ja lentoonlähtötilassa tehdyissä tärinätesteissä havaittiin merkittävää tärinää kampiakselin toisella harmonisella akselilla, moottorin jousituksen iskunvaimentimien kiristysvoima tarkistettiin ja säädettiin.

Ennen ja jälkeen iskunvaimentimien säätämistä potkurin pyörimistaajuuden (V_в1) ja kampiakselin pyörimistaajuuden toinen harmoninen (V_к2) on esitetty taulukossa 2.3.

Taulukko 2.3.

№	Potkurin pyörimistaajuus, %	Potkurin pyörimisnopeus, rpm	Vв1 (Ennen)	Vв1 (After)	Vк2 (Ennen)	Vк2 (After)
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

Kuten taulukosta 2.3 nähdään, iskunvaimentimien säätö ei johtanut merkittäviin muutoksiin lentokoneen tärinän pääkomponenteissa.

On myös huomattava, että potkurin epätasapainoon liittyvän spektrikomponentin amplitudi V_в1, joka havaittiin moodeissa 82% ja 94% (ks. taulukot 1.2 ja 1.3), on vastaavasti 3-7 kertaa pienempi kuin amplitudit V_к2, jotka ovat läsnä näissä tiloissa.

Muissa lentotiloissa komponentti V_в1 vaihtelee välillä 2,8-4,4 mm/s.

Lisäksi, kuten taulukoista 2.2 ja 2.3 nähdään, sen muutokset tilasta toiseen siirryttäessä eivät määräydy pääasiassa tasapainotuksen laadun perusteella vaan sen perusteella, missä määrin potkurin pyörimistaajuus poikkeaa lentokoneen eri rakenneosien ominaistaajuuksista.

2.6. Päätelmät työn tuloksista

2.6.1.

Jak-52-lentokoneen potkurin tasapainotus, joka suoritettiin potkurin pyörimisnopeudella 1150 rpm (60%), mahdollisti potkurin tärinän vähentämisen 10,2 mm/sekunnista 4,2 mm/sekunniksi.

Kun otetaan huomioon Jak-52- ja Su-29-lentokoneiden potkureiden tasapainottamisesta Balanset-1-laitteella saadut kokemukset, voidaan olettaa, että Jak-52-lentokoneen potkurin tärinätasoa on mahdollista alentaa edelleen.

Tämä voidaan saavuttaa erityisesti valitsemalla eri (korkeampi) potkurin pyörimistaajuus sen tasapainottamisen aikana, jolloin se poikkeaa enemmän lentokoneen luonnollisesta värähtelytaajuudesta, joka on 20 Hz (1200 sykliä/min) ja joka tunnistettiin testeissä.

2.6.2.

Kuten Jak-52-lentokoneen värähtelytestien tulokset osoittavat, sen värähtelyspektriin sisältyy (edellä mainitun potkurin pyörimistaajuudella esiintyvän komponentin lisäksi) useita muita komponentteja, jotka liittyvät kampiakselin, moottorin mäntäryhmän sekä ilmakompressorin käyttölaitteen (ja/tai taajuusanturin) toimintaan.

Näiden värähtelyjen suuruudet moodeissa 60%, 65% ja 70% ovat verrattavissa potkurin epätasapainoon liittyvän värähtelyn suuruuteen.

Näiden värähtelyjen analyysi osoittaa, että jopa potkurin epätasapainon aiheuttaman värähtelyn täydellinen poistaminen vähentää ilma-aluksen kokonaistärinää näissä moodeissa enintään 1,5-kertaisesti.

2.6.3.

Suurin kokonaisvärähtely V_∑ Yak-52-koneen nopeus oli 82% (potkurin kierrosluku 1580 rpm) ja 94% (potkurin kierrosluku 1830 rpm).

Tämän värähtelyn pääkomponentti esiintyy moottorin kampiakselin pyörimistaajuuden 2. harmonisella V_к2 (taajuudella 4800 sykliä/min tai 5520 sykliä/min), jolloin se saavuttaa vastaavasti arvot 12,5 mm/s ja 15,8 mm/s.

Voidaan kohtuudella olettaa, että tämä komponentti liittyy moottorin mäntäryhmän toimintaan (iskuprosessit, jotka tapahtuvat mäntien kaksinkertaisen liikkeen aikana yhtä kampiakselin kierrosta kohti).

Tämän komponentin jyrkkä kasvu moodeissa 82% (ensimmäinen nimellinen) ja 94% (lentoonlähtö) ei todennäköisesti johdu mäntäryhmän vioista vaan lentokoneen runkoon iskunvaimentimiin asennetun moottorin resonanssivärähtelyistä.

Testien aikana suoritettu iskunvaimentimien säätö ei aiheuttanut merkittäviä muutoksia tärinässä.

Tätä tilannetta voidaan oletettavasti pitää lentokoneen kehittäjien suunnitteluvirheenä, kun he valitsivat moottorin kiinnitysjärjestelmän (ripustusjärjestelmän) lentokoneen runkoon.

2.6.4.

Tasapainotus- ja lisätärinätesteistä saatujen tietojen perusteella (ks. lentotestien tulokset 2.5 kohdassa) voidaan päätellä, että säännöllinen tärinänseuranta voi olla hyödyllistä lentokoneen moottorin teknisen kunnon diagnostisessa arvioinnissa.

Tällainen työ voidaan tehdä esimerkiksi käyttämällä "Balanset-1"-laitetta, jonka ohjelmistossa on toteutettu spektrivärähtelyanalyysitoiminto.

---

3. MTV-9-K-C/CL 260-27 -potkurin tasapainotuksen ja Su-29-taitolentokoneen tärinätutkimuksen tulokset.

3.1. Johdanto

Kesäkuun 15. päivänä 2014 suoritettiin Su-29-taitolentokoneen M-14P-lentomoottorin kolmilapaisen MTV-9-K-C/CL 260-27 -potkurin tasapainotus.

Valmistajan mukaan potkuri oli alustavasti staattisesti tasapainotettu, mistä todisteena oli tuotantolaitoksessa koneeseen 1 asennettu korjaava paino.

Su-29-lentokoneeseen suoraan asennetun potkurin tasapainotus suoritettiin Balanset-1-tärinätasapainotussarjalla, sarjanumero 149.

Tasapainotuksen aikana käytetty mittausjärjestelmä on esitetty kuvassa 3.1.

Tasapainotusprosessin aikana tärinäanturi (kiihtyvyysanturi) 1 kiinnitettiin moottorin vaihdelaatikon koteloon magneetin avulla erityiseen kiinnikkeeseen.

Laservaihekulma-anturi 2 asennettiin myös vaihdelaatikon koteloon ja suunnattiin yhteen potkurin lapaan kiinnitettyyn heijastavaan merkkiin.

Antureiden analogiset signaalit siirrettiin kaapeleita pitkin Balanset-1-laitteen mittausyksikköön, jossa ne esikäsiteltiin digitaalisesti.

Tämän jälkeen nämä signaalit lähetettiin digitaalisessa muodossa tietokoneeseen, jossa niitä käsiteltiin ohjelmistolla ja laskettiin potkurin epätasapainon kompensoimiseksi tarvittavan korjauspainon massa ja kulma.

Kuva 3.1. Su-29-lentokoneen potkurin tasapainottamisen mittausjärjestelmä.

Z_k - vaihdelaatikon pääpyörä, jossa on 75 hammasta;

Z_c - vaihteistosatelliitteja 6 kappaletta, joissa kussakin on 18 hammasta;

Z_n - vaihteiston kiinteä hammaspyörä, jossa on 39 hammasta.

Ennen tämän työn suorittamista tehtiin Jak-52-lentokoneen potkurin tasapainottamisesta saatujen kokemusten perusteella useita lisätutkimuksia, muun muassa seuraavat:

• Su-29-lentokoneen moottorin ja potkurin värähtelyjen ominaistaajuuksien määrittäminen;
• Toisen ohjaajan ohjaamossa olevan alkutärinän suuruuden ja spektrikoostumuksen tarkistaminen ennen tasapainottamista.

3.2. Moottorin ja potkurin värähtelyjen ominaistaajuuksia koskevien tutkimusten tulokset.

Lentokoneen runkoon asennettuihin iskunvaimentimiin asennettujen moottorien värähtelyjen ominaistaajuudet määritettiin A&D:n (Japani) AD-3527-spektrianalysaattorilla moottorin värähtelyjen iskuherätyksen avulla.

Moottorin jousituksen ominaistaajuuksien spektrissä (ks. kuva 3.2) havaittiin kuusi päätaajuutta: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz ja 120 Hz.

Näistä oletetaan, että taajuudet 66 Hz, 88 Hz ja 120 Hz liittyvät suoraan moottorin kiinnityksen (ripustuksen) ominaisuuksiin ilma-aluksen runkoon.

Taajuudet 16 Hz ja 22 Hz liittyvät todennäköisesti lentokoneen luontaiseen värähtelyyn alustalla.

Taajuus 37 Hz liittyy todennäköisesti lentokoneen potkurin lapojen ominaistaajuuteen.

Tämä oletus vahvistetaan potkurin värähtelyjen ominaistaajuuksien tarkistustuloksilla, jotka on saatu myös iskuherätemenetelmällä.

Potkurin lapojen ominaistaajuuksien spektrissä (ks. kuva 3.3) havaittiin kolme päätaajuutta: 37 Hz, 100 Hz ja 174 Hz.

Tiedot Su-29-lentokoneen potkurin lapojen ja moottorin värähtelyjen ominaistaajuuksista voivat olla erityisen tärkeitä valittaessa tasapainotuksen aikana käytettävää potkurin pyörimistaajuutta. Tärkein edellytys tämän taajuuden valinnalle on varmistaa, että se poikkeaa mahdollisimman paljon lentokoneen rakenneosien ominaistaajuuksista.

Lisäksi ilma-aluksen yksittäisten komponenttien ja osien ominaistaajuuksien tunteminen voi olla hyödyllistä, kun pyritään tunnistamaan syyt, jotka aiheuttavat värähtelyspektrin tiettyjen osien jyrkän nousun (resonanssitapauksessa) eri moottorin nopeustiloissa.

3.3. Tärinän tarkistaminen Su-29-lentokoneen toisen ohjaajan ohjaamossa maassa ennen tasapainottamista.

Ennen potkurien tasapainottamista havaittu Su-29-koneen alkutärinä mitattiin toisen ohjaajan hytissä pystysuunnassa A&D:n (Japani) kannettavalla tärinän spektrianalysaattorilla, malli AD-3527, taajuusalueella 5-200 Hz.

Mittaukset suoritettiin moottorin neljässä pääpyörimisnopeustilassa, jotka olivat vastaavasti 60%, 65%, 70% ja 82% sen suurimmasta pyörimisnopeudesta.

Saadut tulokset esitetään taulukossa 3.1.

Kuten taulukosta 2.1 nähdään, värähtelyn pääkomponentit esiintyvät potkurin pyörimistaajuuksilla V_в1, moottorin kampiakseli V_к1ja ilmakompressorin käyttölaite (ja/tai taajuusanturi) V_нsekä kampiakselin 2. harmonisella V_к2 ja mahdollisesti potkurin 3. (lapa)harmoninen V_в3, joka on taajuudeltaan lähellä kampiakselin toista harmonista taajuutta.

Taulukko 3.1.

№	Potkurin pyörimistaajuus, %	Potkurin pyörimisnopeus, 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

Lisäksi 60%-nopeusmoodin värähtelyspektrissä havaittiin lasketun spektrin kanssa tunnistamaton komponentti taajuudella 6120 sykliä/min, joka voi johtua jonkin ilma-aluksen rakenneosan resonanssista noin 100 Hz:n taajuudella. Tällainen elementti voisi olla potkuri, jonka yksi ominaistaajuuksista on 100 Hz.

Ilma-aluksen suurin kokonaistärinä V_∑, joka oli 11,5 mm/sekunnissa, havaittiin nopeustilassa 70%.

Tämän moodin kokonaisvärähtelyn pääkomponentti esiintyy moottorin kampiakselin pyörimistaajuuden 2. harmonisella (4020 sykliä/min) V_к2 ja on 10,8 mm/sek.

Voidaan olettaa, että tämä komponentti liittyy moottorin mäntäryhmän toimintaan (iskuprosessit, jotka tapahtuvat mäntien kaksinkertaisen liikkeen aikana yhtä kampiakselin kierrosta kohti).

Tämän komponentin jyrkkä kasvu moodissa 70% johtuu todennäköisesti yhden ilma-aluksen rakenneosan (moottorin ripustus ilma-aluksen rungossa) 67 Hz:n taajuudella (4020 sykliä/min) tapahtuvasta resonanssivärähtelystä.

On huomattava, että mäntäryhmän toimintaan liittyvien iskuhäiriöiden lisäksi värähtelyn suuruuteen tällä taajuusalueella voi vaikuttaa potkurin lapataajuudella ilmenevä aerodynaaminen voima (V_в3).

Nopeusmoodeissa 65% ja 82% komponentin V_к2 (V_в3), mikä voidaan myös selittää yksittäisten lentokoneen osien resonanssivärähtelyillä.

Potkurin epätasapainoon liittyvän spektrikomponentin amplitudi V_в1, joka määritettiin tärkeimmissä nopeustiloissa ennen tasapainottamista, vaihteli välillä 2,4-5,7 mm/s, mikä on yleensä alhaisempi kuin arvo V_к2 vastaavissa tiloissa.

Lisäksi, kuten taulukosta 3.1 nähdään, sen muutokset tilasta toiseen siirryttäessä määräytyvät tasapainotuksen laadun lisäksi myös sen mukaan, missä määrin potkurin pyörimistaajuus poikkeaa lentokoneen rakenneosien ominaistaajuuksista.

3.4. Tasapainottamisen tulokset

Potkurin tasapainotus suoritettiin yhdessä tasossa pyörimistaajuudella. Tasapainotuksen tuloksena potkurin dynaaminen voimatasapaino kompensoitiin.

Tasapainotuspöytäkirja on esitetty jäljempänä lisäyksessä 1.

Tasapainotus suoritettiin potkurin pyörimisnopeudella 1350 kierrosta minuutissa, ja siihen sisältyi kaksi mittausjaksoa.

Ensimmäisen ajon aikana määritettiin värähtelyn amplitudi ja vaihe potkurin pyörimistaajuudella alkutilanteessa.

Toisessa ajossa määritettiin värähtelyn amplitudi ja vaihe potkurin pyörimistaajuudella sen jälkeen, kun potkuriin oli asennettu tunnetun painoinen koemassa.

Näiden mittaustulosten perusteella määritettiin korjauspainon massa ja asennuskulma tasossa 1. Mittaustulosten perusteella määritettiin korjauspainon massa ja asennuskulma tasossa 1.

Kun potkuriin oli asennettu korjauspainon laskettu arvo, joka oli 40,9 g, tärinä tässä nopeustilassa väheni alkutilanteen 6,7 mm/sekunnista 1,5 mm/sekunniksi tasapainottamisen jälkeen.

Potkurin epätasapainoon liittyvä tärinän taso muissa nopeusluokissa väheni myös ja pysyi tasapainottamisen jälkeen 1-2,5 mm/sekunnissa.

Tasapainotuslaadun vaikutusta lentokoneen tärinätasoon lennon aikana ei tarkastettu, koska potkuri vaurioitui vahingossa erään harjoituslennon aikana.

On huomattava, että tämän tasapainotuksen aikana saatu tulos eroaa huomattavasti tehdastasapainotuksen tuloksesta.

Erityisesti:

• Potkurin pyörimistaajuuden värähtely sen jälkeen, kun se oli tasapainotettu pysyvässä asennuspaikassa (Su-29-lentokoneen vaihteiston ulostuloakselilla), väheni yli neljä kertaa;
• Tasapainotusprosessin aikana asennettu korjauspaino oli siirtynyt noin 130 astetta suhteessa tuotantolaitoksessa asennettuun painoon.

Mahdollisia syitä tähän tilanteeseen voivat olla:

• Valmistajan tasapainotusjalustan mittausjärjestelmän virheet (epätodennäköistä);
• Valmistajan tasapainotuskoneen karakytkimen kiinnityspaikkojen geometriset virheet, jotka johtavat potkurin säteittäiseen pyöristymiseen, kun se asennetaan karaan;
• Lentokoneen vaihdelaatikon ulostuloakselin kytkimen kiinnityspaikkojen geometriset virheet, jotka johtavat potkurin säteittäiseen pyöristymiseen vaihdelaatikon akselille asennettuna.

3.5. Päätelmät työn tuloksista

3.5.1.

Su-29-lentokoneen potkurin tasapainotus, joka suoritettiin yhdessä tasossa potkurin pyörimisnopeudella 1350 rpm (70%), mahdollisti potkurin tärinän vähentämisen 6,7 mm/sekunnista 1,5 mm/sekunniksi.

Potkurin epätasapainoon liittyvä tärinän taso muissa nopeusmoodeissa väheni myös merkittävästi ja pysyi välillä 1-2,5 mm/s.

3.5.2.

Valmistustehtaalla tehtyjen epätyydyttävien tasapainotustulosten mahdollisten syiden selvittämiseksi on tarpeen tarkistaa potkurin säteittäispoikkeama lentokoneen moottorin vaihdelaatikon ulostuloakselilla.

---

Lisäys 1

TASAPAINOTUSPROTOKOLLA

MTV-9-K-C/CL 260-27 Su-29-taitolentokoneen potkuri.

1. Asiakas: V.D. Chvokov

2. Potkurin asennuspaikka: Su-29-lentokoneen vaihdelaatikon ulostuloakseli.

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

4. Tasapainotusmenetelmä: kootaan paikan päällä (omissa laakereissa), yhdessä tasossa.

5. Potkurin pyörimisnopeus tasapainotuksen aikana, rpm: 1350.

6. Tasapainotuslaitteen malli, sarjanumero ja valmistaja: "Balanset-1", sarjanumero 149.

7. Tasapainotuksen aikana käytetyt sääntelyasiakirjat:

7.1. _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

8. Tasapainottamispäivä: 15.06.2014.

9. Yhteenvetotaulukko tasapainotustuloksista:

№	Mittaustulokset	Tärinä, mm/sek	Epätasapaino, g* mm
1	Ennen tasapainottamista *)	6.7	6135
2	Tasapainottamisen jälkeen	1.5	1350
ISO 1940 Toleranssi luokalle G 6.3			1500

*) Huomautus: Tasapainotus suoritettiin siten, että valmistajan asentama korjauspaino oli edelleen potkurissa.

10. Johtopäätös:

10.1. Su-29-lentokoneen vaihdelaatikon lähtöakselille asennetun potkurin tasapainottamisen jälkeen (ks. s. 9.2) tärinän taso (jäännösepätasapaino) on pienentynyt yli nelinkertaiseksi lähtötilanteeseen verrattuna (ks. s. 9.1).

10.2. Korjauspainon parametrit (massa, asennuskulma), joita käytetään kohdassa 10.1 esitetyn tuloksen saavuttamiseksi, eroavat merkittävästi valmistajan asentaman korjauspainon parametreista (MT-propelli).

Potkuriin asennettiin tasapainotuksen aikana 40,9 gramman suuruinen korjaava lisäpaino, joka oli 130°:n kulmassa valmistajan asentamaan painoon nähden.

(Valmistajan asentamaa painoa ei poistettu potkurista lisätasapainotuksen aikana).

Mahdollisia syitä tähän tilanteeseen voivat olla:

• Valmistajan tasapainotusjalustan mittausjärjestelmän virheet;
• Geometriset virheet valmistajan tasapainotuskoneen karakytkimen kiinnityspaikoissa, jotka johtavat potkurin säteittäiseen pyöristymiseen, kun se asennetaan karaan;
• Lentokoneen vaihdelaatikon ulostuloakselin kytkimen kiinnityspaikkojen geometriset virheet, jotka johtavat potkurin säteittäiseen pyöristymiseen vaihdelaatikon akselille asennettaessa.

Jotta voidaan tunnistaa erityinen syy, joka johtaa potkurin epätasapainon lisääntymiseen Su-29-lentokoneen vaihteiston lähtöakselille asennettuna, on tarpeen:

• Tarkista MTV-9-K-C/CL 260-27 -potkurin tasapainottamiseen käytettävän tasapainotuskoneen mittausjärjestelmä ja karan kiinnityspaikkojen geometrinen tarkkuus valmistajalla;
• Tarkista Su-29-lentokoneen vaihdelaatikon ulostuloakselille asennetun potkurin säteittäispoikkeama.

Täytäntöönpanija:

LLC "Kinematics" -yhtiön johtava asiantuntija

Feldman V.D.