V.D. Feldman vezető specialista

1. Előszó helyett

Két és fél évvel ezelőtt vállalkozásunk megkezdte a "Balanset 1" készülék sorozatgyártását, amelyet saját csapágyazású forgó mechanizmusok kiegyensúlyozására terveztek.

Eddig több mint 180 készletet gyártottak, amelyeket hatékonyan használnak különböző iparágakban, beleértve a ventilátorok, fúvók, villanymotorok, géporsók, szivattyúk, zúzók, szeparátorok, centrifugák, kardán- és forgattyús tengelyek és egyéb mechanizmusok gyártását és működtetését.

A közelmúltban vállalkozásunk számos megkeresést kapott szervezetektől és magánszemélyektől azzal kapcsolatban, hogy felszereléseinket légi járművek és helikopterek légcsavarjainak kiegyensúlyozására használhatják-e terepi körülmények között.

Sajnos a különböző gépek kiegyensúlyozásában sokéves tapasztalattal rendelkező szakembereink korábban még soha nem foglalkoztak ezzel a problémával. Ezért a tanácsok és ajánlások, amelyeket ügyfeleinknek adhattunk, nagyon általánosak voltak, és nem mindig tették lehetővé, hogy hatékonyan megoldják az adott problémát.

Ez a helyzet idén tavasszal kezdett javulni. Ez V.D. Chvokov aktív hozzáállásának köszönhető, aki megszervezte és aktívan részt vett velünk együtt az általa vezetett Jak-52 és Szu-29 repülőgépek légcsavarjainak kiegyensúlyozásán végzett munkában.

a légi jármű légcsavarjának kiegyensúlyozása terepi környezetben

1.1. ábra. Jak-52-es repülőgép a repülőtéren

a légi jármű légcsavarjának kiegyensúlyozása terepi környezetben

1.2. ábra. Szu-29-es repülőgép a parkolóban

2. A Jak-52 műrepülőgép propeller kiegyensúlyozásának és rezgésvizsgálatának eredményei

2.1. Bevezetés

2014 május-júliusában az M-14P repülőgépmotorral felszerelt Jak-52-es repülőgép rezgésvizsgálatát és a kétlapátos légcsavar kiegyensúlyozását végezték el.

A kiegyensúlyozást egy síkban végezték el a 149-es sorozatszámú "Balanset 1" kiegyensúlyozó készlettel.

A kiegyensúlyozás során alkalmazott mérési séma a 2.1. ábrán látható.

A kiegyensúlyozási folyamat során a rezgésérzékelőt (gyorsulásmérő) 1 egy speciális konzolra szerelt mágnes segítségével a motorváltó első fedelére szerelték.

A lézeres fázisszög-érzékelőt (2) szintén a sebességváltó fedelére szerelték, és az egyik légcsavarlapáton elhelyezett fényvisszaverő jelhez igazították.

Az érzékelők analóg jeleit kábelen keresztül továbbították a "Balanset 1" készülék mérőegységéhez, ahol azokat digitálisan előfeldolgozták.

Ezután ezeket a jeleket digitális formában elküldték egy számítógépnek, ahol egy szoftver feldolgozta ezeket a jeleket, és kiszámította a légcsavar kiegyensúlyozatlanságának kiegyenlítéséhez szükséges korrekciós súly tömegét és szögét.

2.2. E munka elvégzése során bizonyos készségeket szereztek, és kifejlesztettek egy technológiát a repülőgépek légcsavarjainak terepi körülmények közötti kiegyensúlyozására a "Balanset 1" eszközzel, többek között:

A rezgés- és fázisszög-érzékelők objektumra történő felszerelésének (rögzítésének) helyének és módszereinek meghatározása;
A repülőgép több szerkezeti elemének (hajtóműfelfüggesztés, légcsavarlapátok) rezonanciafrekvenciájának meghatározása;
Azon motorfordulatszámok (üzemmódok) meghatározása, amelyek a kiegyensúlyozás során minimális maradék kiegyensúlyozatlanságot biztosítanak;
A légcsavar maradék kiegyensúlyozatlanságára vonatkozó tűréshatárok megállapítása stb.

Ezenkívül érdekes adatokat kaptunk az M-14P hajtóművekkel felszerelt repülőgépek rezgésszintjéről.

Az alábbiakban az e munkák eredményei alapján összeállított jelentés anyagai következnek.

Ezekben a kiegyensúlyozási eredmények mellett a Jak-52-es és Szu-29-es repülőgépek földi és repülési tesztek során végzett rezgésvizsgálatainak adatait is közlik.

Ezek az adatok mind a repülőgépek pilótái, mind a karbantartásukban részt vevő szakemberek számára érdekesek lehetnek.

Mérési rendszer a YAK-52 légcsavar kiegyensúlyozásához

2.1. ábra. A Jak-52-es repülőgép légcsavarjának kiegyensúlyozására szolgáló mérési séma.

Zk - a sebességváltó fő fogaskereke;

Zs - sebességváltó műholdak;

Zn - a sebességváltó álló fogaskereke.

A munka végrehajtása során, figyelembe véve a Szu-29 és Jak-52 repülőgépek légcsavarjainak kiegyensúlyozása során szerzett tapasztalatokat, számos további vizsgálatot végeztek, többek között:

A Jak-52-es repülőgép hajtóműve és légcsavarja rezgéseinek sajátfrekvenciáinak meghatározása;
A második pilóta kabinjában a légcsavar kiegyensúlyozását követő repülés közbeni rezgések nagyságának és spektrális összetételének ellenőrzése;
A második pilóta kabinjában a légcsavar kiegyensúlyozását és a hajtómű lengéscsillapítók meghúzási erejének beállítását követően a rezgések nagyságának és spektrális összetételének ellenőrzése repülés közben.

2.2. A motor és a légcsavar rezgéseinek sajátfrekvenciáira vonatkozó vizsgálatok eredményei

A repülőgép testében lévő lengéscsillapítókra szerelt hajtóművek rezgéseinek sajátfrekvenciáit az A&D (Japán) AD-3527 spektrumanalizátorával határozták meg a hajtóművek rezgéseinek ütésgerjesztése révén.

A Jak-52-es repülőgép motorfelfüggesztésének sajátrezgés-spektrumában, amelynek példáját a 2.2. ábra mutatja be, négy fő frekvenciát azonosítottak: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz, 120 Hz.

A YAK-52 motorfelfüggesztés rezgéseinek sajátfrekvenciáinak spektruma

2.2. ábra. A Jak-52-es repülőgép motorfelfüggesztésének sajátfrekvencia-spektruma.

A 74 Hz, 94 Hz és 120 Hz frekvenciák valószínűleg a motornak a repülőgép testéhez való rögzítésének (felfüggesztésének) jellemzőihez kapcsolódnak.

A 20 Hz-es frekvencia valószínűleg a repülőgép futóművének természetes rezgéseihez kapcsolódik.

A légcsavarlapátok sajátfrekvenciáit is meghatározták az ütésgerjesztés módszerével.

Ebben az esetben négy fő frekvenciát azonosítottak: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz és 134 Hz.

A Jak-52 repülőgép légcsavarjának és a motor rezgéseinek sajátfrekvenciájára vonatkozó adatok különösen fontosak lehetnek a kiegyensúlyozás során használt légcsavar-fordulatszám kiválasztásakor. E frekvencia kiválasztásának fő feltétele, hogy a lehető legnagyobb eltérést biztosítsa a repülőgép szerkezeti elemeinek sajátfrekvenciáitól.

Ezenkívül a repülőgép egyes alkatrészeinek és részeinek sajátfrekvenciáinak ismerete hasznos lehet a rezgési spektrum egyes komponenseiben a különböző hajtóműfordulatszám-módoknál bekövetkező hirtelen növekedés (rezonancia esetén) okainak azonosításához.

2.3. Kiegyenlítési eredmények

Amint fentebb említettük, a légcsavar kiegyensúlyozását egy síkban végezték, ami a légcsavar erőegyensúlyhiányának dinamikus kompenzációját eredményezte.

A dinamikus kiegyensúlyozás két síkban történő elvégzése, amely lehetővé tette volna a légcsavar erő- és nyomatékegyenetlenségének kiegyenlítését, nem volt kivitelezhető, mivel a Jak-52-es repülőgépre szerelt légcsavar kialakítása csak egy korrekciós sík kialakítását teszi lehetővé.

A légcsavar kiegyensúlyozását 1150 fordulat/perc (60%) fordulatszámon végezték, amelynél a legstabilabb rezgésmérési eredményeket lehetett kapni az amplitúdó és a fázis tekintetében a kezdetektől a kezdetig.

A légcsavar kiegyensúlyozása a klasszikus "kétfutásos" sémát követte.

Az első menet során meghatározták a légcsavar kezdeti állapotában a légcsavar forgási frekvenciáján fellépő rezgés amplitúdóját és fázisát.

A második menet során a légcsavar forgási frekvenciáján a 7 g-os próbatömegnek a légcsavarra történő felszerelése után meghatározták a rezgés amplitúdóját és fázisát.

Ezen adatok alapján a szoftver segítségével kiszámították az M = 19,5 g tömeget és a korrekciós súly F = 32° beépítési szögét.

A légcsavar konstrukciós jellemzői miatt, amelyek nem teszik lehetővé a korrekciós súlynak a kívánt szögben történő felszerelését, két egyenértékű súlyt szereltek fel a légcsavarra:

M1 tömeg = 14 g F1 = 0°-os szögnél;
M2 tömeg = 8,3 g F2 = 60°-os szögnél.

Miután a propellerre felszerelték a megadott korrekciós súlyokat, a propeller kiegyensúlyozatlanságával összefüggő, 1150 fordulat/perc fordulatszámon mért rezgés a kezdeti 10,2 mm/mp-ről a kiegyensúlyozás után 4,2 mm/mp-re csökkent.

Ebben az esetben a légcsavar tényleges kiegyensúlyozatlansága 2340 g*mm-ről 963 g*mm-re csökkent.

2.4. A kiegyensúlyozási eredmények hatásának ellenőrzése a Jak-52-es repülőgép rezgésszintjére a földön más légcsavar-fordulatszámok mellett.

A Jak-52-es repülőgép rezgésvizsgálatának eredményeit, amelyeket a földi tesztek során kapott egyéb hajtómű-üzemmódoknál végeztek, a 2.1. táblázat mutatja be.

Amint a táblázatból látható, az elvégzett kiegyensúlyozás pozitívan befolyásolta a Jak-52-es repülőgép rezgését minden üzemmódban.

2.1. táblázat.

№	Forgatási frekvencia, %	Propeller forgási frekvencia, rpm	RMS rezgési sebesség, mm/sec
1	60	1153	4.2
2	65	1257	2.6
3	70	1345	2.1
4	82	1572	1.25

További rezgésvizsgálati eredmények

2.5. A Jak-52-es repülőgép rezgésének ellenőrzése a levegőben a fő repülési módokban a lengéscsillapító feszességének beállítása előtt és után

A földi tesztek során a légcsavar forgási frekvenciájának növelésével a repülőgép rezgése is jelentősen csökkent.

Ez azzal magyarázható, hogy a légcsavar forgási frekvenciája nagyobb mértékben eltér a repülőgép alvázon belüli természetes rezgési frekvenciájától (feltehetően 20 Hz), ami a légcsavar forgási frekvenciájának növekedésekor következik be.

A légcsavarok földi kiegyensúlyozását követően végzett rezgésvizsgálatokon (lásd a 2.3. szakaszt) kívül a Jak-52-es repülőgépen repülés közben is végeztek rezgésméréseket.

A repülés közbeni rezgéseket a második pilótafülkében függőleges irányban az A&D (Japán) AD-3527 típusú hordozható rezgésspektrum-elemző készülékével mértük az 5 és 200 (500) Hz közötti frekvenciatartományban.

A méréseket öt fő motorfordulatszám-módban végeztük, amelyek a motor maximális fordulatszámának 60%, 65%, 70% és 82% értékének felelnek meg.

A lengéscsillapítók beállítása előtt végzett mérési eredményeket a 2.2. táblázat tartalmazza.

2.2. táblázat.

Rezgési spektrum összetevői

№	Propeller forgási frekvencia, %	Propeller forgási frekvencia, rpm	V_в1 (Hz)	Amplitúdó V_в1 (mm/sec)	V_н (Hz)	Amplitúdó V_н (mm/sec)	V_к1 (Hz)	Amplitúdó V_к1 (mm/sec)	V_в2 (Hz)	Amplitúdó V_в2 (mm/sec)	V_к2 (Hz)	Amplitúdó V_к2 (mm/sec)	V_в4 (Hz)	Amplitúdó V_в4 (mm/sec)	V_к3 (Hz)	Amplitúdó V_к3 (mm/sec)	V_в5 (Hz)	Amplitúdó V_в5 (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
1	60	1155	1244	3.5	1680	1.2	1890	2.1	2488	1.2	3780	4.1	4976	0.4	5670	1.2			6.1
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
2	65	1244	1342	2.8	1860	0.4	2040	3.2	2684	0.4	4080	2.9	5369	2.3					6.2
3	70	1342	1342	2.8	1860	0.4	2040	3.2	2684	0.4	4080	2.9	5369	2.3				5.0
3	70	1342	1580	4.7	2160	2.9	2400	1.1	3160	0.4	4800	12.5						5.0
4	82	1580	1580	4.7	2160	2.9	2400	1.1	3160	0.4	4800	12.5						13.7
4	82	1580	1830	2.2	2484	3.4	2760	1.7	3660	2.8	5520	15.8	7320	3.7				13.7
5	94	1830	1830	2.2	2484	3.4	2760	1.7	3660	2.8	5520	15.8	7320	3.7				17.1

A 2.3. és 2.4. ábrán példaként a 2.2. táblázat kitöltéséhez használt 60% és 94% üzemmódoknál a Jak-52 repülőgép kabinjában végzett rezgésmérés során kapott spektrumgrafikonok láthatók.

A rezgési spektrum a YAK-52 pilótafülkéjében 60%-nél

2.3. ábra. Rezgési spektrum a Jak-52-es repülőgép kabinjában 60% üzemmódban.

A YAK-52 pilótafülkéjének rezgésspektruma 94%-nél

2.4. ábra. A Jak-52-es repülőgép kabinjának rezgési spektruma 94% üzemmódban.

Amint a 2.2. táblázatból látható, a második pilótafülkében mért rezgés fő komponensei a légcsavar forgási frekvenciáján V_в1 (sárgával kiemelve), a motor forgattyús tengelye V_к1 (kékkel kiemelve), és a légkompresszor meghajtása (és/vagy frekvenciaérzékelője) V_н (zölddel kiemelve), valamint a magasabb felharmonikusok V_в2, V_в4, V_в5, és V_к2, V_к3.

A maximális teljes rezgés V_∑ 82% (a légcsavar 1580 fordulat/perc) és 94% (1830 fordulat/perc) fordulatszámú fordulatszám-módoknál találták.

E rezgés fő összetevője a motor forgattyútengelyének 2. harmonikusa V_к2 és 4800 ciklus/perc frekvenciánál 12,5 mm/sec, illetve 5520 ciklus/perc frekvenciánál 15,8 mm/sec értéket ér el.

Feltételezhető, hogy ez az összetevő a motor dugattyúcsoportjának működéséhez kapcsolódik (a dugattyúk egy forgattyús tengelyfordulatonként kétszeres mozgása során fellépő ütközési folyamatok).

Ennek az összetevőnek a 82% (első névleges) és 94% (felszállás) üzemmódoknál tapasztalt erőteljes növekedését valószínűleg nem a dugattyúcsoport hibái, hanem a repülőgép testébe lengéscsillapítókra szerelt motor rezonáns rezgései okozzák.

Ezt a következtetést megerősítik a motor felfüggesztésének sajátfrekvenciáinak ellenőrzésére vonatkozó, korábban tárgyalt kísérleti eredmények, amelyek spektrumában 74 Hz (4440 ciklus/perc), 94 Hz (5640 ciklus/perc) és 120 Hz (7200 ciklus/perc) található.

E sajátfrekvenciák közül kettő, 74 Hz és 94 Hz, közel van a forgattyús tengely forgásának 2. harmonikus frekvenciájához, amely a motor első névleges és felszálló üzemmódjában fordul elő.

A motor első névleges és felszállási üzemmódjában végzett rezgésvizsgálatok során a 2. forgattyús tengely felharmonikusánál tapasztalt jelentős rezgések miatt a motor felfüggesztésének lengéscsillapítói feszítőerejének ellenőrzésére és beállítására került sor.

A lengéscsillapítók beállítása előtt és után kapott összehasonlító vizsgálati eredmények a légcsavar forgási frekvenciájára (V_в1) és a forgattyús tengely forgási frekvenciájának 2. harmonikusa (V_к2) a 2.3. táblázatban találhatók.

2.3. táblázat.

№	Propeller forgási frekvencia, %	Propeller forgási frekvencia, rpm	V_в1 (Korábban)	V_в1 (Utána)	V_к2 (Korábban)	V_к2 (Utána)
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

Amint a 2.3. táblázatból látható, a lengéscsillapítók beállítása nem vezetett jelentős változásokhoz a repülőgép fő rezgésösszetevőiben.

Azt is meg kell jegyezni, hogy a légcsavar kiegyensúlyozatlanságához kapcsolódó spektrális komponens amplitúdója V_в1, amelyet a 82% és 94% módusnál észleltek (lásd az 1.2. és 1.3. táblázatot), 3-7-szer kisebb, mint a V_к2, jelen van ezekben az üzemmódokban.

Más repülési módok esetén a V_в1 2,8 és 4,4 mm/sec között mozog.

Továbbá, amint az a 2.2. és a 2.3. táblázatból látható, az egyik üzemmódról a másikra való átváltáskor bekövetkező változásokat elsősorban nem a kiegyensúlyozás minősége, hanem a légcsavar forgási frekvenciájának a repülőgép különböző szerkezeti elemeinek sajátfrekvenciáitól való eltérésének mértéke határozza meg.

2.6. Következtetések a munka eredményeiből

2.6.1.

A Jak-52-es repülőgép légcsavarjának kiegyensúlyozása, amelyet 1150 fordulat/perc (60%) fordulatszámon végeztek, lehetővé tette a légcsavar rezgésének 10,2 mm/mp-ről 4,2 mm/mp-re történő csökkentését.

A Jak-52 és Szu-29 repülőgépek légcsavarjainak a "Balanset-1" eszközzel történő kiegyensúlyozása során szerzett tapasztalatok alapján feltételezhető, hogy lehetőség van a Jak-52 repülőgépek légcsavarjainak rezgésszintjének további csökkentésére.

Ez különösen úgy érhető el, hogy a légcsavar kiegyensúlyozásakor más (magasabb) forgási frekvenciát választanak, ami lehetővé teszi a repülőgép 20 Hz-es (1200 ciklust/perc), a vizsgálatok során megállapított természetes rezgési frekvenciájától való nagyobb eltérést.

2.6.2.

Amint azt a Jak-52-es repülőgépen végzett rezgésvizsgálatok eredményei mutatják, a repülőgép rezgési spektrumai (a fent említett, a légcsavar forgási frekvenciáján megjelenő komponens mellett) számos más, a forgattyús tengely, a motor dugattyúcsoportjának, valamint a légkompresszor meghajtásának (és/vagy frekvenciaérzékelőjének) működéséhez kapcsolódó komponenst is tartalmaznak.

E rezgések nagysága a 60%, 65% és 70% üzemmódokban hasonló a légcsavar kiegyensúlyozatlanságához kapcsolódó rezgés nagyságához.

E rezgések elemzése azt mutatja, hogy még a légcsavar kiegyensúlyozatlanságából eredő rezgés teljes kiküszöbölése is legfeljebb 1,5-szeresére csökkenti a repülőgép teljes rezgését ezekben a módokban.

2.6.3.

A maximális teljes rezgés V_∑ a Jak-52-es repülőgép 82% (a légcsavar 1580 fordulat/perc) és 94% (a légcsavar 1830 fordulat/perc) fordulatszám-módjainál találták.

E rezgés fő összetevője a motor forgattyútengelyének 2. harmonikusa V_к2 (4800 ciklus/perc vagy 5520 ciklus/perc frekvencián), ahol 12,5 mm/sec, illetve 15,8 mm/sec értéket ér el.

Ésszerűen feltételezhető, hogy ez az összetevő a motor dugattyúcsoportjának működéséhez kapcsolódik (a dugattyúk egy forgattyús tengelyfordulatonként kétszeres mozgása során fellépő ütközési folyamatok).

Ennek az összetevőnek a 82% (első névleges) és 94% (felszállás) üzemmódoknál tapasztalható erőteljes növekedését valószínűleg nem a dugattyúcsoport hibái, hanem a repülőgép testébe lengéscsillapítókra szerelt motor rezonáns rezgései okozzák.

A lengéscsillapítóknak a vizsgálatok során elvégzett beállítása nem vezetett jelentős rezgésváltozáshoz.

Ez a helyzet feltehetően a repülőgép fejlesztőinek tervezési mulasztásának tekinthető, amikor kiválasztották a motor rögzítési (felfüggesztési) rendszerét a repülőgép testében.

2.6.4.

A kiegyensúlyozás és a további rezgésvizsgálatok során kapott adatok (lásd a 2.5. szakaszban a repülési tesztek eredményeit) alapján megállapítható, hogy az időszakos rezgésfigyelés hasznos lehet a repülőgépmotor műszaki állapotának diagnosztikai értékeléséhez.

Ilyen munkát lehet végezni például a "Balanset-1" eszközzel, amelyben a szoftverben a spektrális rezgéselemzés funkciója van megvalósítva.

3. Az MTV-9-K-C/CL 260-27 légcsavar kiegyensúlyozásának és a Szu-29 műrepülőgép rezgésvizsgálatának eredményei

3.1. Bevezetés

2014. június 15-én került sor a Szu-29-es műrepülőgép M-14P repülőmotorjának háromlapátos MTV-9-K-C/CL 260-27 légcsavarjának kiegyensúlyozására.

A gyártó szerint a légcsavar előzetesen statikusan kiegyensúlyozott volt, amit a gyártóüzemben az 1. síkban elhelyezett korrekciós súly is bizonyít.

A közvetlenül a Szu-29-es repülőgépre szerelt légcsavar kiegyensúlyozását a 149-es sorozatszámú "Balanset-1" rezgéskiegyenlítő készlet segítségével végezték el.

A kiegyensúlyozás során alkalmazott mérési séma a 3.1. ábrán látható.

A kiegyensúlyozási folyamat során a rezgésérzékelőt (gyorsulásmérő) 1 egy speciális konzolra szerelt mágnes segítségével a motor sebességváltó házára szerelték.

A lézeres fázisszög-érzékelőt (2) szintén a sebességváltó házára szerelték, és az egyik légcsavarlapáton elhelyezett fényvisszaverő jelre irányították.

Az érzékelők analóg jeleit kábelen keresztül továbbították a "Balanset-1" készülék mérőegységéhez, ahol azokat digitálisan előfeldolgozták.

Ezután ezeket a jeleket digitális formában elküldték egy számítógépre, ahol szoftveres feldolgozást végeztek, és kiszámították a légcsavar kiegyensúlyozatlanságának kiegyenlítéséhez szükséges korrekciós súly tömegét és szögét.

Mérési séma a Szu-29 légcsavar kiegyensúlyozásához

3.1. ábra. A Szu-29-es repülőgép légcsavarjának kiegyensúlyozására szolgáló mérési séma.

Z_k - a sebességváltó 75 fogú fő fogaskereke;

Z_c - 6 darab, egyenként 18 fogú fogazású fogaskerék-szatellit;

Z_n - a sebességváltó 39 fogú álló fogaskereke.

E munka elvégzése előtt, figyelembe véve a Jak-52-es repülőgépek légcsavarjának kiegyensúlyozásával szerzett tapasztalatokat, számos további vizsgálatot végeztek, többek között:

A Szu-29-es repülőgép hajtóműve és légcsavarja rezgéseinek sajátfrekvenciáinak meghatározása;
A kezdeti rezgés nagyságának és spektrális összetételének ellenőrzése a második pilótafülkében a kiegyensúlyozás előtt.

3.2. A hajtómű és a légcsavar rezgéseinek sajátfrekvenciáira vonatkozó vizsgálatok eredményei

A motor felfüggesztésének sajátrezgéseinek spektrumában (lásd a 3.2. ábrát) hat fő frekvenciát azonosítottak: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz.

Az SU-29 hajtóművének felfüggesztése rezgési sajátfrekvenciáinak spektruma

Ezek közül feltételezhető, hogy a 66 Hz, 88 Hz és 120 Hz frekvenciák közvetlenül a motornak a repülőgép testéhez való rögzítésének (felfüggesztésének) jellemzőivel függnek össze.

A 16 Hz-es és 22 Hz-es frekvenciák valószínűleg a repülőgép alvázon történő természetes rezgéseihez kapcsolódnak.

A 37 Hz-es frekvencia valószínűleg a légcsavarlapát rezgéseinek sajátfrekvenciájához kapcsolódik.

Ezt a feltételezést megerősítik a légcsavar rezgései sajátfrekvenciáinak ellenőrzésének eredményei, amelyeket szintén az ütésgerjesztés módszerével kaptunk.

A légcsavarlapát sajátrezgéseinek spektrumában (lásd a 3.3. ábrát) három fő frekvenciát azonosítottak: 37 Hz, 100 Hz és 174 Hz.

A SU-29 légcsavarlapátok rezgési sajátfrekvenciáinak spektruma

A Szu-29-es repülőgép légcsavarlapátjának és hajtóművének sajátfrekvenciáira vonatkozó adatok különösen fontosak lehetnek a kiegyensúlyozás során alkalmazott légcsavarforgatási frekvencia kiválasztásakor. E frekvencia kiválasztásának fő feltétele, hogy a lehető legnagyobb mértékben eltérjen a repülőgép szerkezeti elemeinek sajátfrekvenciáitól.

3.3. A Szu-29-es repülőgép második pilótafülkéjének rezgésellenőrzése a földön a kiegyensúlyozás előtt.

A Szu-29-es repülőgép kezdeti rezgését, amelyet a légcsavar kiegyensúlyozása előtt azonosítottak, a második pilótafülkében mérték a függőleges irányban az A&D (Japán) AD-3527 típusú hordozható rezgésspektrum-analizátorával az 5 és 200 Hz közötti frekvenciatartományban.

A méréseket négy fő motorfordulatszám-módban végeztük, amelyek a motor maximális fordulatszámának 60%, 65%, 70% és 82% értékének felelnek meg.

A kapott eredményeket a 3.1. táblázat mutatja be.

Amint a 2.1. táblázatból látható, a rezgés fő összetevői a légcsavar forgási frekvenciáján V_в1, a motor forgattyús tengelye V_к1, és a légkompresszor meghajtása (és/vagy frekvenciaérzékelője) V_н, valamint a forgattyús tengely 2. felharmonikusánál V_к2 és esetleg a légcsavar 3. (lapát) felharmonikusa V_в3, amely frekvenciájában közel áll a forgattyús tengely második harmonikusához.

3.1. táblázat.

№	Propeller forgási frekvencia, %	Propeller forgási frekvencia, rpm	V_в1	V_н	V_к1	V_в3	V_к2	V_в4	V_к3	V?	V_∑, mm/sec
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

Ezen túlmenően a 60% sebességű üzemmódban a rezgési spektrumban 6120 ciklus/perc frekvencián egy azonosítatlan komponens volt a számított spektrummal, amelyet a repülőgép egyik szerkezeti elemének körülbelül 100 Hz-es frekvenciájú rezonanciája okozhat. Ilyen elem lehet a légcsavar, amelynek egyik sajátfrekvenciája 100 Hz.

A légi jármű legnagyobb teljes rezgése V_∑, amely elérte a 11,5 mm/sec értéket, a 70% sebességű üzemmódban találták.

A teljes rezgés fő komponense ebben az üzemmódban a motor forgattyútengelyének 2. harmonikusán (4020 ciklust/perc) jelenik meg V_к2 és egyenlő 10,8 mm/sec.

Ennek az összetevőnek a 70% módusnál tapasztalt erőteljes növekedése valószínűleg a repülőgép egyik szerkezeti elemének (a repülőgép testében lévő hajtómű felfüggesztése) 67 Hz-es (4020 ciklus/perc) frekvenciájú rezonáns rezgéséből adódik.

Meg kell jegyezni, hogy a dugattyúcsoport működéséhez kapcsolódó ütődési zavarokon kívül a rezgés nagyságát ebben a frekvenciatartományban a légcsavar lapátfrekvenciáján megnyilvánuló aerodinamikai erő (V_в3).

A 65% és a 82% fordulatszám-módoknál a V_к2 (V_в3) is megfigyelhető, ami szintén a repülőgép egyes alkatrészeinek rezonáns rezgéseivel magyarázható.

A légcsavar kiegyensúlyozatlanságához tartozó spektrális komponens amplitúdója V_в1, amelyet a kiegyensúlyozás előtt a fő fordulatszám-módoknál azonosítottak, 2,4 és 5,7 mm/sec között mozgott, ami általában alacsonyabb, mint a V_к2 a megfelelő üzemmódoknál.

Ezen túlmenően, amint az a 3.1. táblázatból látható, az egyik üzemmódról a másikra való váltáskor bekövetkező változásokat nemcsak a kiegyensúlyozás minősége határozza meg, hanem az is, hogy a légcsavar forgási frekvenciája milyen mértékben tér el a repülőgép szerkezeti elemeinek sajátfrekvenciáitól.

3.4. Kiegyenlítési eredmények

A légcsavar kiegyensúlyozását egy síkban, egy forgási frekvencián végezték. Az ilyen kiegyensúlyozás eredményeként a légcsavar dinamikus erőegyensúlyhiánya kiegyenlítődött.

A kiegyenlítési jegyzőkönyv az alábbi 1. függelékben található.

A kiegyensúlyozást 1350 fordulat/perc propellerforgási frekvencián végezték, és két mérési sorozatot tartalmazott.

Az első futtatás során a kezdeti állapotban a légcsavar forgási frekvenciáján a rezgés amplitúdóját és fázisát határozták meg.

A második menet során meghatározták a légcsavar forgási frekvenciáján a rezgés amplitúdóját és fázisát, miután egy ismert tömegű próbatömeget szereltek a légcsavarra.

A mérési eredmények alapján meghatározták a korrekciós súly tömegét és beépítési szögét az 1. síkban.

Miután a légcsavarra a korrekciós súly kiszámított értékét, amely 40,9 g volt, beszerelték, a rezgés ebben a sebességmódban a kezdeti 6,7 mm/sec-ről 1,5 mm/sec-re csökkent a kiegyensúlyozás után.

A légcsavar kiegyensúlyozatlanságához kapcsolódó rezgésszint más sebességi módoknál is csökkent, és a kiegyensúlyozás után 1 és 2,5 mm/sec közötti tartományban maradt.

A kiegyensúlyozás minőségének a repülőgép rezgésszintjére gyakorolt hatásának ellenőrzésére repülés közben nem került sor, mivel az egyik gyakorlórepülés során a légcsavar véletlenül megsérült.

Meg kell jegyezni, hogy a kiegyensúlyozás során kapott eredmény jelentősen eltér a gyári kiegyensúlyozás eredményétől.

Különösen:

A légcsavar forgási frekvenciájának rezgése az állandó telepítési helyen (a Szu-29-es repülőgép sebességváltójának kimeneti tengelyén) történő kiegyensúlyozás után több mint négyszeresére csökkent;
A kiegyensúlyozási folyamat során beszerelt korrekciós súly a gyártóüzemben beszerelt súlyhoz képest körülbelül 130 fokkal eltolódott.

Ennek a helyzetnek a lehetséges okai a következők lehetnek:

A gyártó kiegyensúlyozó állványának mérőrendszeri hibái (valószínűtlen);
A gyártó kiegyensúlyozó gépének orsócsatlakozója rögzítési helyeinek geometriai hibái, amelyek a légcsavar radiális elhajlásához vezetnek, amikor az orsóra szerelik;
A repülőgép sebességváltó kimeneti tengelykapcsolójának rögzítési helyeinek geometriai hibái, amelyek a légcsavar sugárirányú felfutásához vezetnek, amikor a sebességváltó tengelyére szerelik.

3.5. Következtetések a munka eredményeiből

3.5.1.

A Szu-29-es repülőgép légcsavarjának kiegyensúlyozása, amelyet egy síkban, 1350 rpm (70%) légcsavarfordulatszámon végeztek, lehetővé tette a légcsavar rezgésének 6,7 mm/mp-ről 1,5 mm/mp-re történő csökkentését.

A légcsavar kiegyensúlyozatlanságához kapcsolódó rezgésszint más sebességi módoknál is jelentősen csökkent, és 1 és 2,5 mm/sec közötti tartományban maradt.

3.5.2.

A gyártóüzemben végzett nem kielégítő kiegyensúlyozási eredmények lehetséges okainak tisztázása érdekében ellenőrizni kell a légcsavar radiális futását a repülőgépmotor sebességváltójának kimeneti tengelyén.

1. függelék

KIEGYENLÍTŐ PROTOKOLL

MTV-9-K-C/CL 260-27 légcsavar a Szu-29-es műrepülőgépen

1. Ügyfél: V.D. Chvokov

2. A légcsavar beépítési helye: a Szu-29-es repülőgép hajtóművének kimeneti tengelye.

3. Propeller típusa: MTV-9-K-C/CL 260-27

4. Kiegyensúlyozási módszer: helyszíni összeszerelés (saját csapágyazásban), egy síkban.

5. A légcsavar forgási frekvenciája kiegyensúlyozás közben, fordulatszám: 1350 rpm

6. A kiegyensúlyozó készülék modellje, sorozatszáma és gyártója: "Balanset-1", sorozatszám: 149

7. A kiegyensúlyozás során használt szabályozási dokumentumok:

7.1. _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

8. Kiegyenlítés időpontja: 2014.06.15.

9. Összefoglaló táblázat a kiegyensúlyozási eredményekről:

№	Mérési eredmények	Rezgés, mm/sec	Kiegyensúlyozatlanság, g* mm
1	Kiegyenlítés előtt *)	6.7	6135
2	Kiegyenlítés után	1.5	1350
ISO 1940 G osztály tűréshatára 6.3			1500

*) Megjegyzés: A kiegyensúlyozást úgy végezték el, hogy a gyártó által a légcsavarra szerelt korrekciós súly a légcsavaron maradt.

10. Következtetés:

10.1. A Szu-29-es repülőgép hajtóművének kimeneti tengelyére szerelt légcsavar kiegyensúlyozása után (lásd 9.2. oldal) a rezgésszint (maradék kiegyensúlyozatlanság) több mint négyszeresére csökkent a kiindulási állapothoz képest (lásd 9.1. oldal).

10.2. A korrekciós súly paraméterei (tömeg, beépítési szög), amelyeket a 10.1. oldalon szereplő eredmény eléréséhez használnak, jelentősen eltérnek a gyártó által beépített korrekciós súly paramétereitől (MT-propeller).

A kiegyensúlyozás során egy 40,9 g-os kiegészítő korrekciós súlyt szereltek a légcsavarra, amely a gyártó által beépített súlyhoz képest 130°-os szögben eltolódott.

(A gyártó által beszerelt súlyt nem távolították el a légcsavarról a további kiegyensúlyozás során).