मुख्य विशेषज्ञ वी.डी. फेल्डमैन

1. प्रस्तावना के स्थान पर

ढाई साल पहले, हमारे उद्यम ने "बैलेंसेट 1" डिवाइस का धारावाहिक उत्पादन शुरू किया, जिसे अपने स्वयं के बीयरिंगों में रोटरी तंत्र को संतुलित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

आज तक, 180 से अधिक सेट का उत्पादन किया जा चुका है, जिनका उपयोग विभिन्न उद्योगों में प्रभावी रूप से किया जाता है, जिसमें पंखे, ब्लोअर, इलेक्ट्रिक मोटर, मशीन स्पिंडल, पंप, क्रशर, विभाजक, सेंट्रीफ्यूज, कार्डन और क्रैंकशाफ्ट और अन्य तंत्रों का उत्पादन और संचालन शामिल है।

हाल ही में, हमारे उद्यम को क्षेत्रीय परिस्थितियों में विमान और हेलीकॉप्टर प्रोपेलर को संतुलित करने के लिए हमारे उपकरणों का उपयोग करने की संभावना के बारे में संगठनों और व्यक्तियों से बड़ी संख्या में पूछताछ प्राप्त हुई है।

दुर्भाग्य से, हमारे विशेषज्ञ, जिन्हें विभिन्न मशीनों को संतुलित करने में कई वर्षों का अनुभव है, ने पहले कभी इस मुद्दे से नहीं निपटा था। इसलिए, हम अपने ग्राहकों को जो सलाह और सिफारिशें दे सकते थे, वे बहुत सामान्य थीं और हमेशा उन्हें समस्या को प्रभावी ढंग से हल करने की अनुमति नहीं देती थीं।

इस स्थिति में इस वसंत में सुधार आना शुरू हुआ। यह वी.डी. च्वोकोव की सक्रिय भूमिका के कारण संभव हुआ, जिन्होंने याक-52 और एसयू-29 विमानों के प्रोपेलर को संतुलित करने के काम में हमारे साथ मिलकर सक्रिय रूप से भाग लिया, जिन्हें वे खुद उड़ाते हैं।

चित्र 1.1. हवाई क्षेत्र में याक-52 विमान

चित्र 1.2. पार्किंग में Su-29 विमान

2. याक-52 एरोबैटिक विमान के प्रोपेलर संतुलन और कंपन सर्वेक्षण के परिणाम

2.1. परिचय

मई-जुलाई 2014 में, एम-14पी विमानन इंजन से सुसज्जित याक-52 विमान के कंपन सर्वेक्षण और इसके दो-ब्लेड प्रोपेलर के संतुलन पर काम किया गया था।

संतुलन का कार्य "बैलेंसेट 1" संतुलन किट, क्रमांक 149 का उपयोग करके एक तल में किया गया।

संतुलन के दौरान प्रयुक्त माप योजना चित्र 2.1 में दर्शाई गई है।

संतुलन प्रक्रिया के दौरान, कंपन सेंसर (एक्सेलेरोमीटर) 1 को एक विशेष ब्रैकेट पर चुंबक का उपयोग करके इंजन गियरबॉक्स के सामने के कवर पर स्थापित किया गया था।

लेजर फेज एंगल सेंसर 2 को भी गियरबॉक्स कवर पर स्थापित किया गया था तथा इसे प्रोपेलर ब्लेडों में से एक पर लगाए गए परावर्तक चिह्न की ओर उन्मुख किया गया था।

सेंसरों से एनालॉग सिग्नल केबल के माध्यम से "बैलेंसेट 1" डिवाइस की माप इकाई तक प्रेषित किए गए, जहां उन्हें डिजिटल रूप से पूर्व-संसाधित किया गया।

फिर इन संकेतों को डिजिटल रूप में कंप्यूटर पर भेजा गया, जहां सॉफ्टवेयर ने इन संकेतों को संसाधित किया और प्रोपेलर पर असंतुलन की भरपाई के लिए आवश्यक सुधार भार के द्रव्यमान और कोण की गणना की।

2.2. इस कार्य के निष्पादन के दौरान, कुछ कौशल अर्जित किए गए और "बैलेंसेट 1" डिवाइस का उपयोग करके क्षेत्र की स्थितियों में विमान प्रोपेलर को संतुलित करने की तकनीक विकसित की गई, जिसमें शामिल हैं:

• वस्तु पर कंपन और चरण कोण सेंसर स्थापित करने (संलग्न करने) के लिए स्थान और विधियों का निर्धारण करना;
• विमान के कई संरचनात्मक तत्वों (इंजन सस्पेंशन, प्रोपेलर ब्लेड) की अनुनाद आवृत्तियों का निर्धारण;
• इंजन घूर्णन आवृत्तियों (ऑपरेटिंग मोड) की पहचान करना जो संतुलन के दौरान न्यूनतम अवशिष्ट असंतुलन सुनिश्चित करते हैं;
• प्रोपेलर के अवशिष्ट असंतुलन के लिए सहनशीलता स्थापित करना, आदि।

इसके अलावा, एम-14पी इंजन से सुसज्जित विमानों के कंपन स्तर पर दिलचस्प आंकड़े प्राप्त हुए।

नीचे इन कार्यों के परिणामों के आधार पर संकलित रिपोर्ट सामग्री दी गई है।

इनमें संतुलन परिणामों के अतिरिक्त, जमीन और उड़ान परीक्षणों के दौरान प्राप्त याक-52 और एसयू-29 विमानों के कंपन सर्वेक्षण के आंकड़े भी उपलब्ध कराए गए हैं।

ये आंकड़े विमान पायलटों और उनके रखरखाव से जुड़े विशेषज्ञों दोनों के लिए रुचिकर हो सकते हैं।

चित्र 2.1. याक-52 विमान के प्रोपेलर के संतुलन के लिए माप योजना।

Zk - गियरबॉक्स का मुख्य गियर पहिया;

Zs – गियरबॉक्स उपग्रह;

Zn - गियरबॉक्स का स्थिर गियर पहिया।

इस कार्य के निष्पादन के दौरान, Su-29 और याक-52 विमानों के प्रोपेलर को संतुलित करने में प्राप्त अनुभव को ध्यान में रखते हुए, कई अतिरिक्त अध्ययन किए गए, जिनमें शामिल हैं:

• याक-52 विमान के इंजन और प्रोपेलर दोलनों की प्राकृतिक आवृत्तियों का निर्धारण करना;
• प्रोपेलर संतुलन के बाद उड़ान के दौरान दूसरे पायलट के केबिन में कंपन की परिमाण और वर्णक्रमीय संरचना की जांच करना;
• उड़ान के दौरान प्रोपेलर संतुलन के बाद दूसरे पायलट के केबिन में कंपन की परिमाण और वर्णक्रमीय संरचना की जांच करना और इंजन शॉक अवशोषक के कसने वाले बल को समायोजित करना।

2.2. इंजन और प्रोपेलर दोलनों की प्राकृतिक आवृत्तियों पर अध्ययन के परिणाम

विमान के ढांचे में आघात अवशोषक पर लगे इंजन दोलनों की प्राकृतिक आवृत्तियों को, इंजन दोलनों के प्रभाव उत्तेजना के माध्यम से A&D (जापान) के AD-3527 स्पेक्ट्रम विश्लेषक का उपयोग करके निर्धारित किया गया।

याक-52 विमान इंजन निलंबन के प्राकृतिक दोलनों के स्पेक्ट्रम में, जिसका एक उदाहरण चित्र 2.2 में प्रस्तुत किया गया है, चार मुख्य आवृत्तियों की पहचान की गई: 20 हर्ट्ज, 74 हर्ट्ज, 94 हर्ट्ज, 120 हर्ट्ज।

चित्र 2.2. याक-52 विमान इंजन सस्पेंशन की प्राकृतिक आवृत्तियों का स्पेक्ट्रम।

74 हर्ट्ज, 94 हर्ट्ज, और 120 हर्ट्ज आवृत्तियाँ संभवतः विमान के ढांचे पर इंजन माउंटिंग (निलंबन) की विशेषताओं से संबंधित हैं।

20 हर्ट्ज की आवृत्ति संभवतः चेसिस पर विमान के प्राकृतिक दोलनों से जुड़ी हुई है।

प्रोपेलर ब्लेड की प्राकृतिक आवृत्तियों को भी प्रभाव उत्तेजना विधि का उपयोग करके निर्धारित किया गया था।

इस मामले में, चार मुख्य आवृत्तियों की पहचान की गई: 36 हर्ट्ज, 80 हर्ट्ज, 104 हर्ट्ज, और 134 हर्ट्ज।

संतुलन के दौरान उपयोग किए जाने वाले प्रोपेलर रोटेशन आवृत्ति को चुनते समय याक-52 विमान के प्रोपेलर और इंजन दोलनों की प्राकृतिक आवृत्तियों पर डेटा विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो सकता है। इस आवृत्ति को चुनने की मुख्य शर्त विमान के संरचनात्मक तत्वों की प्राकृतिक आवृत्तियों से इसकी अधिकतम संभव विचलन सुनिश्चित करना है।

इसके अतिरिक्त, विमान के अलग-अलग घटकों और भागों की प्राकृतिक आवृत्तियों को जानना, विभिन्न इंजन गति मोडों पर कंपन स्पेक्ट्रम के कुछ घटकों में तीव्र वृद्धि (प्रतिध्वनि के मामले में) के कारणों की पहचान करने के लिए उपयोगी हो सकता है।

2.3. परिणामों को संतुलित करना

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, प्रोपेलर संतुलन एक तल में किया गया था, जिसके परिणामस्वरूप प्रोपेलर के बल असंतुलन की गतिशील रूप से क्षतिपूर्ति हुई।

दो तलों में गतिशील संतुलन बनाना, जो प्रोपेलर के बल और आघूर्ण असंतुलन दोनों की क्षतिपूर्ति कर सके, व्यवहार्य नहीं था, क्योंकि याक-52 विमान पर स्थापित प्रोपेलर का डिजाइन केवल एक सुधार तल के निर्माण की अनुमति देता है।

प्रोपेलर संतुलन 1150 आरपीएम (601टीपी3टी) की घूर्णन आवृत्ति पर किया गया था, जिस पर प्रारंभ से प्रारंभ तक आयाम और चरण के संदर्भ में सबसे स्थिर कंपन माप परिणाम प्राप्त करना संभव था।

प्रोपेलर संतुलन में पारंपरिक “दो-रन” योजना का पालन किया गया।

पहले रन के दौरान, प्रारंभिक अवस्था में प्रोपेलर की घूर्णन आवृत्ति पर कंपन का आयाम और चरण निर्धारित किया गया।

दूसरे रन के दौरान, प्रोपेलर पर 7 ग्राम का परीक्षण द्रव्यमान स्थापित करने के बाद प्रोपेलर की घूर्णन आवृत्ति पर कंपन का आयाम और चरण निर्धारित किया गया।

इन आंकड़ों के आधार पर, द्रव्यमान M = 19.5 ग्राम और सुधार भार F = 32 डिग्री के स्थापना कोण की गणना सॉफ्टवेयर का उपयोग करके की गई।

प्रोपेलर की डिज़ाइन विशेषताओं के कारण, जो आवश्यक कोण पर सुधार भार की स्थापना की अनुमति नहीं देते हैं, प्रोपेलर पर दो बराबर भार स्थापित किए गए थे:

• वजन M1 = 14 ग्राम कोण F1 = 0° पर;
• वजन M2 = 8.3 ग्राम कोण F2 = 60° पर.

प्रोपेलर पर निर्दिष्ट सुधार भार स्थापित करने के बाद, 1150 आरपीएम की घूर्णन आवृत्ति पर मापा गया कंपन और प्रोपेलर असंतुलन से संबद्ध कंपन, प्रारंभिक अवस्था में 10.2 मिमी/सेकंड से घटकर संतुलन के बाद 4.2 मिमी/सेकंड हो गया।

इस मामले में, प्रोपेलर का वास्तविक असंतुलन 2340 ग्राम*मिमी से घटकर 963 ग्राम*मिमी हो गया।

2.4. अन्य प्रोपेलर रोटेशन आवृत्तियों पर जमीन पर याक-52 विमान के कंपन स्तर पर संतुलन परिणामों के प्रभाव की जाँच करना

जमीनी परीक्षणों के दौरान प्राप्त अन्य इंजन संचालन मोड पर किए गए याक-52 विमान कंपन की जाँच के परिणाम तालिका 2.1 में प्रस्तुत किए गए हैं।

जैसा कि तालिका से देखा जा सकता है, किए गए संतुलन ने याक-52 विमान के सभी परिचालन मोडों में कंपन पर सकारात्मक प्रभाव डाला।

तालिका 2.1.

№	घूर्णन आवृत्ति, %	प्रोपेलर रोटेशन आवृत्ति, आरपीएम	आरएमएस कंपन गति, मिमी/सेकंड
1	60	1153	4.2
2	65	1257	2.6
3	70	1345	2.1
4	82	1572	1.25

अतिरिक्त कंपन परीक्षण परिणाम

2.5. शॉक एब्जॉर्बर टेंशन को समायोजित करने से पहले और बाद में मुख्य उड़ान मोड पर हवा में याक-52 विमान के कंपन की जाँच करना

इसके अलावा, जमीनी परीक्षणों के दौरान, विमान के प्रोपेलर घूर्णन आवृत्ति में वृद्धि के साथ-साथ विमान के कंपन में उल्लेखनीय कमी देखी गई।

इसे विमान के चेसिस पर प्राकृतिक दोलन आवृत्ति (संभवतः 20 हर्ट्ज) से प्रोपेलर घूर्णन आवृत्ति के अधिक विचलन द्वारा समझाया जा सकता है, जो तब होता है जब प्रोपेलर घूर्णन आवृत्ति बढ़ जाती है।

जमीन पर प्रोपेलर संतुलन के बाद किए गए कंपन परीक्षणों के अलावा (देखें अनुभाग 2.3), उड़ान के दौरान याक-52 विमान के कंपन माप भी किए गए।

उड़ान में कंपन को 5 से 200 (500) हर्ट्ज की आवृत्ति रेंज में A&D (जापान) द्वारा निर्मित पोर्टेबल कंपन स्पेक्ट्रम विश्लेषक मॉडल AD-3527 का उपयोग करके ऊर्ध्वाधर दिशा में दूसरे पायलट के केबिन में मापा गया।

माप पांच मुख्य इंजन गति मोडों पर लिए गए, जो क्रमशः इसकी अधिकतम घूर्णन आवृत्ति के 60%, 65%, 70%, और 82% के बराबर थे।

शॉक अवशोषक को समायोजित करने से पहले किए गए माप परिणाम तालिका 2.2 में प्रस्तुत किए गए हैं।

तालिका 2.2.

कंपन स्पेक्ट्रम घटक

№	प्रोपेलर रोटेशन आवृत्ति, %	प्रोपेलर रोटेशन आवृत्ति, आरपीएम	वीв1 (हर्ट्ज)	आयाम Vв1 (मिमी/सेकंड)	वीएन (हर्ट्ज)	आयाम Vएन (मिमी/सेकंड)	वीк1 (हर्ट्ज)	आयाम Vк1 (मिमी/सेकंड)	वीв2 (हर्ट्ज)	आयाम Vв2 (मिमी/सेकंड)	वीक2 (हर्ट्ज)	आयाम Vक2 (मिमी/सेकंड)	वीв4 (हर्ट्ज)	आयाम Vв4 (मिमी/सेकंड)	वीके3 (हर्ट्ज)	आयाम Vके3 (मिमी/सेकंड)	वीв5 (हर्ट्ज)	आयाम Vв5 (मिमी/सेकंड)	वी∑ (मिमी/सेकंड)
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

उदाहरण के तौर पर, चित्र 2.3 और 2.4, तालिका 2.2 में भरने के लिए प्रयुक्त 60% और 94% मोड पर याक-52 विमान केबिन में कंपन को मापने पर प्राप्त स्पेक्ट्रा ग्राफ को दर्शाते हैं।

चित्र 2.3. 60% मोड पर याक-52 विमान केबिन में कंपन स्पेक्ट्रम।

चित्र 2.4. 94% मोड पर याक-52 विमान केबिन में कंपन स्पेक्ट्रम।

जैसा कि तालिका 2.2 से देखा जा सकता है, दूसरे पायलट के केबिन में मापे गए कंपन के मुख्य घटक प्रोपेलर रोटेशन आवृत्तियों V पर दिखाई देते हैं_в1 (पीले रंग में हाइलाइट किया गया), इंजन क्रैंकशाफ्ट वी_к1 (नीले रंग में हाइलाइट किया गया), और एयर कंप्रेसर ड्राइव (और/या आवृत्ति सेंसर) V_एन (हरे रंग में हाइलाइट किया गया), साथ ही उनके उच्च हार्मोनिक्स V पर_в2, वी_в4, वी_в5, और वी_क2, वी_के3.

अधिकतम कुल कंपन V_∑ 82% (प्रोपेलर के 1580 आरपीएम) और 94% (1830 आरपीएम) की गति मोड पर पाया गया।

इस कंपन का मुख्य घटक इंजन क्रैंकशाफ्ट रोटेशन आवृत्ति V के दूसरे हार्मोनिक पर दिखाई देता है_क2 और क्रमशः 4800 चक्र/मिनट की आवृत्ति पर 12.5 मिमी/सेकंड और 5520 चक्र/मिनट की आवृत्ति पर 15.8 मिमी/सेकंड के मान तक पहुँचता है।

यह माना जा सकता है कि यह घटक इंजन के पिस्टन समूह (प्रति क्रैंकशाफ्ट क्रांति में पिस्टन के दोहरे आंदोलन के दौरान होने वाली प्रभाव प्रक्रियाएं) के संचालन से जुड़ा हुआ है।

82% (प्रथम नाममात्र) और 94% (टेक-ऑफ) मोड पर इस घटक की तीव्र वृद्धि, संभवतः पिस्टन समूह में दोषों के कारण नहीं, बल्कि शॉक अवशोषक पर विमान बॉडी में लगे इंजन के अनुनाद दोलनों के कारण होती है।

इस निष्कर्ष की पुष्टि इंजन निलंबन दोलनों की प्राकृतिक आवृत्तियों की जांच के पहले चर्चा किए गए प्रयोगात्मक परिणामों से होती है, जिसके स्पेक्ट्रम में 74 हर्ट्ज (4440 चक्र/मिनट), 94 हर्ट्ज (5640 चक्र/मिनट) और 120 हर्ट्ज (7200 चक्र/मिनट) हैं।

इनमें से दो प्राकृतिक आवृत्तियाँ, 74 हर्ट्ज और 94 हर्ट्ज, क्रैंकशाफ्ट रोटेशन की दूसरी हार्मोनिक आवृत्तियों के करीब हैं, जो इंजन के पहले नाममात्र और टेक-ऑफ मोड में होती हैं।

इंजन के पहले नाममात्र और टेक-ऑफ मोड पर कंपन परीक्षणों के दौरान पाए गए दूसरे क्रैंकशाफ्ट हार्मोनिक में महत्वपूर्ण कंपन के कारण, इंजन निलंबन शॉक अवशोषक के कसने वाले बल की जांच और समायोजन किया गया।

प्रोपेलर घूर्णन आवृत्ति (वी) के लिए शॉक अवशोषक को समायोजित करने से पहले और बाद में प्राप्त तुलनात्मक परीक्षण परिणाम_в1) और क्रैंकशाफ्ट रोटेशन आवृत्ति का दूसरा हार्मोनिक (वी_क2) तालिका 2.3 में प्रस्तुत हैं।

तालिका 2.3.

№	प्रोपेलर रोटेशन आवृत्ति, %	प्रोपेलर रोटेशन आवृत्ति, आरपीएम	वीв1 (पहले)	वीв1 (बाद में)	वीक2 (पहले)	वीक2 (बाद में)
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

जैसा कि तालिका 2.3 से देखा जा सकता है, आघात अवशोषकों के समायोजन से विमान के मुख्य कंपन घटकों में महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं हुआ।

यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रोपेलर असंतुलन से जुड़े स्पेक्ट्रल घटक का आयाम V_в1, मोड 82% और 94% पर पता लगाया गया (तालिका 1.2 और 1.3 देखें), क्रमशः V के आयामों से 3-7 गुना कम है_क2, इन मोड में मौजूद हैं।

अन्य उड़ान मोडों पर, घटक V_в1 2.8 से 4.4 मिमी/सेकंड तक होता है।

इसके अलावा, जैसा कि तालिका 2.2 और 2.3 से देखा जा सकता है, एक मोड से दूसरे मोड में स्विच करते समय इसके परिवर्तन मुख्य रूप से संतुलन की गुणवत्ता से नहीं, बल्कि विमान के विभिन्न संरचनात्मक तत्वों की प्राकृतिक आवृत्तियों से प्रोपेलर रोटेशन आवृत्ति के विचलन की डिग्री से निर्धारित होते हैं।

2.6. कार्य के परिणामों से निष्कर्ष

2.6.1.

याक-52 विमान के प्रोपेलर का संतुलन, 1150 आरपीएम (601टीपी3टी) की प्रोपेलर घूर्णन आवृत्ति पर करने से, प्रोपेलर कंपन को 10.2 मिमी/सेकंड से घटाकर 4.2 मिमी/सेकंड किया जा सका।

“बैलानसेट-1” डिवाइस का उपयोग करके याक-52 और एसयू-29 विमान प्रोपेलर के संतुलन के दौरान प्राप्त अनुभव को देखते हुए, यह माना जा सकता है कि याक-52 विमान प्रोपेलर के कंपन स्तर को और कम करने की संभावना है।

यह, विशेष रूप से, संतुलन के दौरान एक भिन्न (उच्चतर) प्रोपेलर घूर्णन आवृत्ति का चयन करके प्राप्त किया जा सकता है, जिससे परीक्षणों के दौरान पहचानी गई विमान की प्राकृतिक दोलन आवृत्ति 20 हर्ट्ज (1200 चक्र/मिनट) से अधिक विचलन संभव हो सके।

2.6.2.

जैसा कि उड़ान के दौरान याक-52 विमान के कंपन परीक्षणों के परिणामों से पता चलता है, इसके कंपन स्पेक्ट्रा में (प्रोपेलर घूर्णन आवृत्ति पर दिखाई देने वाले उपर्युक्त घटक के अतिरिक्त) क्रैंकशाफ्ट, इंजन के पिस्टन समूह, साथ ही वायु कंप्रेसर ड्राइव (और/या आवृत्ति सेंसर) के संचालन से जुड़े कई अन्य घटक शामिल होते हैं।

मोड 60%, 65%, और 70% पर इन कंपनों का परिमाण प्रोपेलर असंतुलन से जुड़े कंपन के परिमाण के बराबर है।

इन कम्पन के विश्लेषण से पता चलता है कि प्रोपेलर असंतुलन से कम्पन का पूर्ण उन्मूलन करने पर भी इन मोडों में कुल विमान कम्पन में 1.5 गुना से अधिक कमी नहीं आएगी।

2.6.3.

अधिकतम कुल कंपन V_∑ याक-52 विमान का इंजन 82% (प्रोपेलर के 1580 आरपीएम) और 94% (प्रोपेलर के 1830 आरपीएम) की गति मोड पर पाया गया।

इस कंपन का मुख्य घटक इंजन क्रैंकशाफ्ट रोटेशन आवृत्ति V के दूसरे हार्मोनिक पर दिखाई देता है_क2 (4800 चक्र/मिनट या 5520 चक्र/मिनट की आवृत्तियों पर), जहां यह क्रमशः 12.5 मिमी/सेकंड और 15.8 मिमी/सेकंड के मान तक पहुंचता है।

यह तर्कसंगत रूप से माना जा सकता है कि यह घटक इंजन के पिस्टन समूह (प्रति क्रैंकशाफ्ट क्रांति में पिस्टन के दोहरे आंदोलन के दौरान होने वाली प्रभाव प्रक्रियाएं) के संचालन से जुड़ा हुआ है।

82% (प्रथम नाममात्र) और 94% (टेक-ऑफ) मोड पर इस घटक की तीव्र वृद्धि, संभवतः पिस्टन समूह में दोषों के कारण नहीं, बल्कि शॉक अवशोषक पर विमान बॉडी में लगे इंजन के अनुनाद दोलनों के कारण होती है।

परीक्षणों के दौरान शॉक अवशोषकों के समायोजन से कंपन में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं हुआ।

इस स्थिति को संभवतः विमान डेवलपर्स द्वारा विमान बॉडी में इंजन माउंटिंग (सस्पेंशन) प्रणाली का चयन करते समय की गई डिजाइन संबंधी चूक माना जा सकता है।

2.6.4.

संतुलन और अतिरिक्त कंपन परीक्षणों के दौरान प्राप्त आंकड़ों (अनुभाग 2.5 में उड़ान परीक्षण के परिणाम देखें) से यह निष्कर्ष निकलता है कि आवधिक कंपन निगरानी विमान इंजन की तकनीकी स्थिति के नैदानिक आकलन के लिए उपयोगी हो सकती है।

इस तरह का काम, उदाहरण के लिए, "बैलेंसेट -1" डिवाइस का उपयोग करके किया जा सकता है, जिसमें सॉफ्टवेयर स्पेक्ट्रल कंपन विश्लेषण का कार्य कार्यान्वित किया जाता है।

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3. Su-29 एरोबैटिक विमान के MTV-9-KC/CL 260-27 प्रोपेलर और कंपन सर्वेक्षण के संतुलन के परिणाम

3.1. परिचय

15 जून 2014 को, Su-29 एरोबैटिक विमान के M-14P विमानन इंजन के तीन-ब्लेड वाले MTV-9-KC/CL 260-27 प्रोपेलर का संतुलन किया गया।

निर्माता के अनुसार, प्रोपेलर को प्रारंभिक रूप से स्थैतिक रूप से संतुलित किया गया था, जैसा कि विनिर्माण संयंत्र में स्थापित विमान 1 में सुधारात्मक भार की उपस्थिति से प्रमाणित होता है।

Su-29 विमान पर सीधे स्थापित प्रोपेलर का संतुलन "बैलेंसेट-1" कंपन संतुलन किट, सीरियल नंबर 149 का उपयोग करके किया गया था।

संतुलन के दौरान प्रयुक्त माप योजना चित्र 3.1 में दर्शाई गई है।

संतुलन प्रक्रिया के दौरान, कंपन सेंसर (एक्सेलेरोमीटर) 1 को एक विशेष ब्रैकेट पर चुंबक का उपयोग करके इंजन गियरबॉक्स आवास पर लगाया गया था।

लेजर फेज एंगल सेंसर 2 को भी गियरबॉक्स हाउसिंग पर लगाया गया था तथा प्रोपेलर ब्लेडों में से एक पर लगाए गए परावर्तक चिह्न की ओर उन्मुख किया गया था।

सेंसरों से एनालॉग सिग्नल केबल के माध्यम से "बैलानसेट-1" डिवाइस की माप इकाई तक प्रेषित किए गए, जहां उन्हें डिजिटल रूप से पूर्व-संसाधित किया गया।

फिर इन संकेतों को डिजिटल रूप में कंप्यूटर पर भेजा गया, जहां इन संकेतों की सॉफ्टवेयर प्रोसेसिंग की गई और प्रोपेलर असंतुलन की भरपाई के लिए आवश्यक सुधारात्मक भार के द्रव्यमान और कोण की गणना की गई।

चित्र 3.1. Su-29 विमान के प्रोपेलर को संतुलित करने के लिए माप योजना।

जेड_क - 75 दांतों वाला गियरबॉक्स का मुख्य गियर व्हील;

जेड_सी - 18 दांतों के साथ 6 टुकड़ों की मात्रा में गियरबॉक्स उपग्रह;

जेड_एन - 39 दांतों वाला गियरबॉक्स का स्थिर गियर व्हील।

इस कार्य को करने से पहले, याक-52 विमान के प्रोपेलर को संतुलित करने से प्राप्त अनुभव को ध्यान में रखते हुए, कई अतिरिक्त अध्ययन किए गए, जिनमें शामिल हैं:

• Su-29 विमान इंजन और प्रोपेलर दोलनों की प्राकृतिक आवृत्तियों का निर्धारण;
• संतुलन बनाने से पहले दूसरे पायलट के केबिन में प्रारंभिक कंपन की परिमाण और वर्णक्रमीय संरचना की जाँच करना।

3.2. इंजन और प्रोपेलर दोलनों की प्राकृतिक आवृत्तियों पर अध्ययन के परिणाम

विमान के ढांचे में आघात अवशोषक पर लगे इंजन दोलनों की प्राकृतिक आवृत्तियों को, इंजन दोलनों के प्रभाव उत्तेजना के माध्यम से A&D (जापान) के AD-3527 स्पेक्ट्रम विश्लेषक का उपयोग करके निर्धारित किया गया।

इंजन सस्पेंशन के प्राकृतिक दोलनों के स्पेक्ट्रम में (चित्र 3.2 देखें), छह मुख्य आवृत्तियों की पहचान की गई: 16 हर्ट्ज, 22 हर्ट्ज, 37 हर्ट्ज, 66 हर्ट्ज, 88 हर्ट्ज, 120 हर्ट्ज।

इनमें से, यह माना जाता है कि 66 हर्ट्ज, 88 हर्ट्ज, और 120 हर्ट्ज आवृत्तियाँ विमान के ढांचे में इंजन माउंटिंग (निलंबन) की विशेषताओं से सीधे संबंधित हैं।

16 हर्ट्ज और 22 हर्ट्ज आवृत्तियाँ संभवतः चेसिस पर विमान के प्राकृतिक दोलनों से जुड़ी होती हैं।

37 हर्ट्ज की आवृत्ति संभवतः विमान प्रोपेलर ब्लेड दोलनों की प्राकृतिक आवृत्ति से संबंधित है।

इस धारणा की पुष्टि प्रोपेलर दोलनों की प्राकृतिक आवृत्तियों की जाँच के परिणामों से होती है, जो प्रभाव उत्तेजना विधि द्वारा भी प्राप्त किए गए थे।

प्रोपेलर ब्लेड के प्राकृतिक दोलनों के स्पेक्ट्रम में (चित्र 3.3 देखें) तीन मुख्य आवृत्तियों की पहचान की गई: 37 हर्ट्ज, 100 हर्ट्ज, और 174 हर्ट्ज।

Su-29 विमान के प्रोपेलर ब्लेड और इंजन दोलनों की प्राकृतिक आवृत्तियों पर डेटा संतुलन के दौरान उपयोग की जाने वाली प्रोपेलर रोटेशन आवृत्ति को चुनते समय विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो सकता है। इस आवृत्ति को चुनने की मुख्य शर्त विमान के संरचनात्मक तत्वों की प्राकृतिक आवृत्तियों से इसकी अधिकतम संभव विचलन सुनिश्चित करना है।

इसके अलावा, विमान के अलग-अलग घटकों और भागों की प्राकृतिक आवृत्तियों को जानना, विभिन्न इंजन गति मोडों पर कंपन स्पेक्ट्रम के कुछ घटकों में तीव्र वृद्धि (प्रतिध्वनि के मामले में) के कारणों की पहचान करने के लिए उपयोगी हो सकता है।

3.3. संतुलन बनाने से पहले ज़मीन पर Su-29 विमान के दूसरे पायलट के केबिन में कंपन की जाँच करना

प्रोपेलर संतुलन से पहले पहचाने गए Su-29 विमान के प्रारंभिक कंपन को, 5 से 200 हर्ट्ज की आवृत्ति रेंज में A&D (जापान) के पोर्टेबल कंपन स्पेक्ट्रम विश्लेषक मॉडल AD-3527 का उपयोग करके ऊर्ध्वाधर दिशा में दूसरे पायलट के केबिन में मापा गया था।

माप चार मुख्य इंजन गति मोडों पर लिए गए, जो क्रमशः इसकी अधिकतम घूर्णन आवृत्ति के 60%, 65%, 70%, और 82% के बराबर थे।

प्राप्त परिणाम तालिका 3.1 में प्रस्तुत हैं।

जैसा कि तालिका 2.1 से देखा जा सकता है, कंपन के मुख्य घटक प्रोपेलर रोटेशन आवृत्तियों V पर दिखाई देते हैं_в1, इंजन क्रैंकशाफ्ट वी_к1, और एयर कंप्रेसर ड्राइव (और/या आवृत्ति सेंसर) V_एन, साथ ही क्रैंकशाफ्ट V के दूसरे हार्मोनिक पर_क2 और संभवतः प्रोपेलर V का तीसरा (ब्लेड) हार्मोनिक_в३, जो क्रैंकशाफ्ट के दूसरे हार्मोनिक की आवृत्ति के करीब है।

तालिका 3.1.

№	प्रोपेलर रोटेशन आवृत्ति, %	प्रोपेलर रोटेशन आवृत्ति, आरपीएम	वीв1	वीएन	वीк1	वीв३	वीक2	वीв4	वीके3	वी?	वी∑, मिमी/सेकंड
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

इसके अलावा, 60% स्पीड मोड पर कंपन स्पेक्ट्रम में, 6120 चक्र/मिनट की आवृत्ति पर गणना किए गए स्पेक्ट्रम के साथ एक अज्ञात घटक पाया गया, जो विमान के संरचनात्मक तत्वों में से एक के लगभग 100 हर्ट्ज की आवृत्ति पर प्रतिध्वनि के कारण हो सकता है। ऐसा तत्व प्रोपेलर हो सकता है, जिसकी प्राकृतिक आवृत्तियों में से एक 100 हर्ट्ज है।

विमान का अधिकतम कुल कंपन V_∑70% स्पीड मोड पर 11.5 मिमी/सेकंड तक की गति पाई गई।

इस मोड में कुल कंपन का मुख्य घटक इंजन क्रैंकशाफ्ट रोटेशन आवृत्ति V के दूसरे हार्मोनिक (4020 चक्र/मिनट) पर दिखाई देता है_क2 और 10.8 मिमी/सेकंड के बराबर है।

यह माना जा सकता है कि यह घटक इंजन के पिस्टन समूह (प्रति क्रैंकशाफ्ट क्रांति में पिस्टन के दोहरे आंदोलन के दौरान होने वाली प्रभाव प्रक्रियाएं) के संचालन से जुड़ा हुआ है।

70% मोड पर इस घटक की तीव्र वृद्धि संभवतः विमान के संरचनात्मक तत्वों (विमान निकाय में इंजन सस्पेंशन) में से एक के 67 हर्ट्ज (4020 चक्र/मिनट) की आवृत्ति पर अनुनादी दोलनों के कारण होती है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि पिस्टन समूह के संचालन से जुड़े प्रभाव गड़बड़ी के अलावा, इस आवृत्ति रेंज में कंपन की परिमाण प्रोपेलर की ब्लेड आवृत्ति (वी) पर प्रकट वायुगतिकीय बल से प्रभावित हो सकती है_в३).

65% और 82% गति मोड पर, घटक V में उल्लेखनीय वृद्धि हुई_क2 (वी_в३) भी देखा जाता है, जिसे अलग-अलग विमान घटकों के अनुनाद दोलनों द्वारा भी समझाया जा सकता है।

प्रोपेलर असंतुलन से जुड़े वर्णक्रमीय घटक का आयाम V_в1संतुलन से पहले मुख्य गति मोडों पर पहचाने जाने वाले, 2.4 से 5.7 मिमी/सेकंड तक थे, जो आम तौर पर V के मूल्य से कम है_क2 संबंधित मोड पर.

इसके अलावा, जैसा कि तालिका 3.1 से देखा जा सकता है, एक मोड से दूसरे मोड में स्विच करते समय इसके परिवर्तन न केवल संतुलन की गुणवत्ता से निर्धारित होते हैं, बल्कि विमान के संरचनात्मक तत्वों की प्राकृतिक आवृत्तियों से प्रोपेलर रोटेशन आवृत्ति के विचलन की डिग्री से भी निर्धारित होते हैं।

3.4. परिणामों को संतुलित करना

प्रोपेलर संतुलन एक घूर्णन आवृत्ति पर एक विमान में किया गया था। इस तरह के संतुलन के परिणामस्वरूप, प्रोपेलर के गतिशील बल असंतुलन की भरपाई की गई।

संतुलन प्रोटोकॉल नीचे परिशिष्ट 1 में दिया गया है।

संतुलन का कार्य 1350 आरपीएम की प्रोपेलर घूर्णन आवृत्ति पर किया गया तथा इसमें दो माप रन शामिल थे।

पहले रन के दौरान, प्रारंभिक अवस्था में प्रोपेलर घूर्णन आवृत्ति पर कंपन का आयाम और चरण निर्धारित किया गया।

दूसरे रन के दौरान, प्रोपेलर पर ज्ञात भार का परीक्षण द्रव्यमान स्थापित करने के बाद प्रोपेलर घूर्णन आवृत्ति पर कंपन के आयाम और चरण का निर्धारण किया गया।

इन मापों के परिणामों के आधार पर, समतल 1 में सुधारात्मक भार का द्रव्यमान और स्थापना कोण निर्धारित किया गया।

प्रोपेलर पर सुधारात्मक भार का परिकलित मान, जो 40.9 ग्राम था, स्थापित करने के बाद, इस गति मोड पर कंपन प्रारंभिक अवस्था में 6.7 मिमी/सेकंड से घटकर संतुलन के बाद 1.5 मिमी/सेकंड हो गया।

अन्य गति मोडों पर प्रोपेलर असंतुलन से जुड़े कंपन का स्तर भी कम हो गया और संतुलन के बाद 1 से 2.5 मिमी/सेकंड की सीमा के भीतर बना रहा।

प्रशिक्षण उड़ानों में से एक के दौरान इस प्रोपेलर को आकस्मिक क्षति पहुंचने के कारण उड़ान के दौरान विमान के कंपन स्तर पर संतुलन गुणवत्ता के प्रभाव का सत्यापन नहीं किया जा सका।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस संतुलन के दौरान प्राप्त परिणाम फैक्ट्री संतुलन के परिणाम से काफी भिन्न होता है।

विशेष रूप से:

• स्थायी स्थापना स्थल (Su-29 विमान गियरबॉक्स के आउटपुट शाफ्ट पर) पर संतुलन के बाद प्रोपेलर रोटेशन आवृत्ति पर कंपन 4 गुना से अधिक कम हो गया था;
• संतुलन प्रक्रिया के दौरान स्थापित सुधारात्मक भार को विनिर्माण संयंत्र में स्थापित भार के सापेक्ष लगभग 130 डिग्री स्थानांतरित कर दिया गया।

इस स्थिति के संभावित कारणों में निम्नलिखित शामिल हो सकते हैं:

• निर्माता के संतुलन स्टैंड की माप प्रणाली त्रुटियाँ (संभावना नहीं);
• निर्माता की संतुलन मशीन के स्पिंडल युग्मन के माउंटिंग स्थानों की ज्यामितीय त्रुटियां, स्पिंडल पर स्थापित होने पर प्रोपेलर के रेडियल रनआउट की ओर ले जाती हैं;
• विमान गियरबॉक्स के आउटपुट शाफ्ट कपलिंग के माउंटिंग स्थानों की ज्यामितीय त्रुटियां, गियरबॉक्स शाफ्ट पर स्थापित होने पर प्रोपेलर के रेडियल रनआउट की ओर ले जाती हैं।

3.5. कार्य के परिणामों से निष्कर्ष

3.5.1.

1350 आरपीएम (701टीपी3टी) की प्रोपेलर घूर्णन आवृत्ति पर एक तल में संचालित सु-29 विमान के प्रोपेलर का संतुलन, प्रोपेलर कंपन को 6.7 मिमी/सेकंड से घटाकर 1.5 मिमी/सेकंड करने में सक्षम हुआ।

अन्य गति मोडों पर प्रोपेलर असंतुलन से जुड़े कंपन का स्तर भी काफी कम हो गया और 1 से 2.5 मिमी/सेकंड की सीमा के भीतर बना रहा।

3.5.2.

विनिर्माण संयंत्र में किए गए असंतोषजनक संतुलन परिणामों के संभावित कारणों को स्पष्ट करने के लिए, विमान इंजन गियरबॉक्स के आउटपुट शाफ्ट पर प्रोपेलर के रेडियल रनआउट की जांच करना आवश्यक है।

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परिशिष्ट 1

संतुलन प्रोटोकॉल

एमटीवी-9-केसी/सीएल 260-27 सु-29 एरोबैटिक विमान का प्रोपेलर

1. ग्राहक: वी.डी. च्वोकोव

2. प्रोपेलर स्थापना स्थल: Su-29 विमान गियरबॉक्स का आउटपुट शाफ्ट

3. प्रोपेलर प्रकार: एमटीवी-9-केसी/सीएल 260-27

4. संतुलन विधि: साइट पर (स्वयं के बीयरिंग में), एक विमान में इकट्ठा किया गया

5. संतुलन के दौरान प्रोपेलर घूर्णन आवृत्ति, आरपीएम: 1350

6. संतुलन उपकरण का मॉडल, सीरियल नंबर और निर्माता: "बैलेंसेट-1", सीरियल नंबर 149

7. संतुलन के दौरान उपयोग किए जाने वाले नियामक दस्तावेज:

7.1. _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

8. संतुलन तिथि: 15.06.2014

9. संतुलन परिणामों की सारांश तालिका:

№	माप परिणाम	कंपन, मिमी/सेकंड	असंतुलन, ग्राम* मिमी
1	संतुलन से पहले *)	6.7	6135
2	संतुलन के बाद	1.5	1350
वर्ग G 6.3 के लिए ISO 1940 सहिष्णुता			1500

*) नोट: संतुलन का कार्य निर्माता द्वारा स्थापित सुधारात्मक भार को प्रोपेलर पर रखकर किया गया था।

10. निष्कर्ष:

10.1. Su-29 विमान गियरबॉक्स के आउटपुट शाफ्ट पर स्थापित प्रोपेलर को संतुलित करने के बाद कंपन स्तर (अवशिष्ट असंतुलन) प्रारंभिक स्थिति (पृष्ठ 9.1 देखें) की तुलना में 4 गुना से अधिक कम हो गया है।

10.2. पी. 10.1 में परिणाम प्राप्त करने के लिए उपयोग किए गए सुधारात्मक भार (द्रव्यमान, स्थापना कोण) के पैरामीटर निर्माता (एमटी-प्रोपेलर) द्वारा स्थापित सुधारात्मक भार के पैरामीटर से काफी भिन्न हैं।

विशेष रूप से, संतुलन के दौरान प्रोपेलर पर 40.9 ग्राम का अतिरिक्त सुधारात्मक भार स्थापित किया गया था, जिसे निर्माता द्वारा स्थापित भार के सापेक्ष 130° के कोण से स्थानांतरित किया गया था।

(निर्माता द्वारा स्थापित वजन को अतिरिक्त संतुलन के दौरान प्रोपेलर से नहीं हटाया गया था)।

इस स्थिति के संभावित कारणों में निम्नलिखित शामिल हो सकते हैं:

• निर्माता के संतुलन स्टैंड की माप प्रणाली में त्रुटियाँ;
• निर्माता की संतुलन मशीन के स्पिंडल युग्मन के माउंटिंग स्थानों में ज्यामितीय त्रुटियां, जो स्पिंडल पर स्थापित होने पर प्रोपेलर के रेडियल रनआउट की ओर ले जाती हैं;
• विमान गियरबॉक्स के आउटपुट शाफ्ट कपलिंग के माउंटिंग स्थानों में ज्यामितीय त्रुटियां, जिसके कारण गियरबॉक्स शाफ्ट पर स्थापित होने पर प्रोपेलर का रेडियल रनआउट हो जाता है।

Su-29 विमान गियरबॉक्स के आउटपुट शाफ्ट पर स्थापित होने पर प्रोपेलर असंतुलन में वृद्धि के विशिष्ट कारण की पहचान करने के लिए, यह आवश्यक है:

• निर्माता के यहां एमटीवी-9-केसी/सीएल 260-27 प्रोपेलर को संतुलित करने के लिए उपयोग की जाने वाली बैलेंसिंग मशीन के स्पिंडल माउंटिंग स्थानों की माप प्रणाली और ज्यामितीय सटीकता की जांच करें;
• Su-29 विमान गियरबॉक्स के आउटपुट शाफ्ट पर स्थापित प्रोपेलर के रेडियल रनआउट की जाँच करें।

निष्पादक:

एलएलसी "किनेमेटिक्स" के मुख्य विशेषज्ञ

फ़ेल्डमैन वी.डी.