Bilanciamento delle eliche degli aeromobili in condizioni di campo: un approccio ingegneristico professionale
A cura dell'ingegnere capo VD Feldman
BSTU “Voenmech” che prende il nome da DF Ustinov
Facoltà di Armi e Sistemi di Armamento “E”
Dipartimento E7 “Meccanica dei corpi solidi deformabili”
Ingegnere capo e sviluppatore degli strumenti della serie Balanset
A cura di NA Shelkovenko
Ottimizzato dall'intelligenza artificiale
Quando un motore di un aereo subisce vibrazioni eccessive durante il volo, non si tratta solo di un problema meccanico, ma di un problema di sicurezza critico che richiede un'attenzione immediata. Le eliche sbilanciate possono portare a guasti catastrofici, compromettendo sia l'integrità del velivolo che la sicurezza del pilota. Questa analisi completa presenta metodologie testate sul campo per bilanciamento dell'elica utilizzando attrezzature portatili avanzate, basate su una vasta esperienza pratica con vari tipi di aeromobili.
1. Contesto e motivazione per il bilanciamento delle eliche di campo
Due anni e mezzo fa la nostra azienda ha avviato la produzione in serie del dispositivo “Balanset 1”, progettato specificatamente per bilanciamento dei meccanismi rotanti sui propri cuscinettiQuesto approccio rivoluzionario a attrezzature per il bilanciamento sul campo ha trasformato il nostro approccio alla manutenzione degli aeromobili.
Ad oggi, sono stati prodotti più di 180 set, che trovano impiego efficace in vari settori, tra cui la produzione e il funzionamento di ventilatori, soffianti, motori elettrici, mandrini, pompe, frantoi, separatori, centrifughe, alberi cardanici e a gomiti e altri meccanismi. Tuttavia, bilanciamento delle eliche degli aeromobili l'applicazione si è rivelata una delle più critiche e impegnative.
Di recente la nostra azienda ha ricevuto un gran numero di richieste da parte di organizzazioni e privati in merito alla possibilità di utilizzare le nostre attrezzature per bilanciamento delle eliche di aeromobili ed elicotteri in condizioni di campoQuesto aumento di interesse riflette il crescente riconoscimento dell'importanza di un'adeguata manutenzione dell'elica nella sicurezza aerea.
Purtroppo, i nostri specialisti, con una pluriennale esperienza nell'equilibratura di diverse macchine, non si erano mai occupati in precedenza di questa specifica sfida aeronautica. Pertanto, i consigli e le raccomandazioni che potevamo fornire ai nostri clienti erano molto generici e non sempre consentivano loro di risolvere efficacemente i complessi problemi associati a analisi delle vibrazioni degli aeromobili e correzione dello squilibrio dell'elica.
Questa situazione ha iniziato a migliorare questa primavera. Ciò è stato dovuto alla posizione attiva di VD Chvokov, che ha organizzato e partecipato attivamente con noi al lavoro su bilanciamento delle eliche degli aerei Yak-52 e Su-29, che pilota. La sua esperienza pratica in aviazione, unita alla nostra competenza ingegneristica, ha creato la base perfetta per lo sviluppo di sistemi affidabili procedure di bilanciamento dell'elica.
2. Analisi completa del bilanciamento dell'elica e delle vibrazioni dell'aereo acrobatico Yak-52
2.1. Introduzione al monitoraggio avanzato delle vibrazioni degli aeromobili
Nel periodo maggio-luglio 2014 sono stati svolti ampi lavori sulla indagine sulle vibrazioni dell'aereo Yak-52 equipaggiato con il motore aeronautico M-14P, e il bilanciamento dell'elica bipalaQuesto studio completo rappresenta una delle analisi più dettagliate di dinamica delle eliche degli aeromobili mai condotto in condizioni di campo.
Il bilanciamento dell'elica è stato eseguito su un piano utilizzando il kit di bilanciamento “Balanset 1”, numero di serie 149. Questo approccio di bilanciamento su un solo piano è specificamente progettato per bilanciamento dinamico applicazioni in cui il rapporto tra lunghezza e diametro del rotore consente una correzione efficace tramite un singolo piano di correzione.
Lo schema di misurazione utilizzato durante bilanciamento dell'elica è mostrato nella Fig. 2.1, che illustra il posizionamento preciso del sensore fondamentale per un'accurata analisi delle vibrazioni.
Durante il processo di bilanciamento dell'elica, il sensore di vibrazione (accelerometro) 1 è stato installato sul coperchio anteriore del cambio motore utilizzando un sistema di montaggio magnetico su una staffa appositamente progettata. Questo posizionamento garantisce un'acquisizione ottimale del segnale mantenendo i protocolli di sicurezza essenziali per manutenzione aeronautica.
Il sensore laser dell'angolo di fase 2 è stato installato anche sul coperchio del cambio e orientato verso il segno riflettente applicato su una delle pale dell'elica. Questa configurazione consente una misurazione precisa dell'angolo di fase, fondamentale per determinare l'esatta posizione di correzione dello squilibrio dell'elica pesi.
I segnali analogici provenienti dai sensori venivano trasmessi tramite cavi schermati all'unità di misura del dispositivo "Balanset 1", dove venivano sottoposti a una sofisticata pre-elaborazione digitale per eliminare il rumore e migliorare la qualità del segnale.
Questi segnali in formato digitale venivano poi inviati a un computer, dove algoritmi software avanzati elaboravano questi segnali e calcolavano la massa e l'angolo del peso di correzione necessario per compensare l' squilibrio dell'elicaQuesto approccio computazionale garantisce la precisione matematica in calcoli di bilanciamento.
Annotazioni tecniche:
- Zk – ruota dentata principale del cambio
- Zs – satelliti del cambio
- Zn – ruota dentata fissa del cambio
2.2. Tecniche e tecnologie avanzate sviluppate
Durante l'esecuzione di questo lavoro sono state acquisite alcune competenze critiche e una visione completa tecnologia per il bilanciamento delle eliche degli aeromobili in condizioni di campo è stato sviluppato utilizzando il dispositivo “Balanset 1”, tra cui:
- Ottimizzazione dell'installazione del sensore: Determinazione delle posizioni e dei metodi ottimali per l'installazione (fissaggio) dei sensori di vibrazione e di angolo di fase sulla struttura dell'aeromobile per massimizzare la qualità del segnale garantendo nel contempo la conformità alle norme di sicurezza;
- Analisi della frequenza di risonanza: Determinazione delle frequenze di risonanza di diversi elementi strutturali dell'aeromobile (sospensioni del motore, pale dell'elica) per evitare eccitazioni durante le procedure di bilanciamento;
- Selezione della modalità operativa: Identificazione delle frequenze di rotazione del motore (modalità operative) che garantiscono il minimo squilibrio residuo durante operazioni di bilanciamento delle eliche;
- Standard di qualità: Definizione delle tolleranze per lo squilibrio residuo dell'elica secondo gli standard aeronautici internazionali e i requisiti di sicurezza.
Inoltre, dati preziosi su livelli di vibrazione degli aeromobili dotati di motori M-14P, contribuendo in modo significativo alla base di conoscenze sulla manutenzione aeronautica.
Di seguito sono riportati i materiali di relazione dettagliati, redatti sulla base dei risultati di questi lavori. In essi, oltre alle risultati del bilanciamento dell'elica, dati completi sul rilievi delle vibrazioni Vengono forniti i dati degli aerei Yak-52 e Su-29 ottenuti durante i test a terra e in volo.
Questi dati possono essere di notevole interesse sia per i piloti di aerei che per gli specialisti coinvolti manutenzione degli aeromobili, fornendo spunti pratici per migliorare protocolli di sicurezza aerea.
Nell'esecuzione del presente lavoro, tenendo conto dell'esperienza maturata in bilanciamento delle eliche Per quanto riguarda gli aerei Su-29 e Yak-52, sono stati condotti numerosi studi approfonditi aggiuntivi, tra cui:
- Analisi delle frequenze naturali: Determinazione delle frequenze naturali delle oscillazioni del motore e dell'elica dell'aereo Yak-52;
- Valutazione delle vibrazioni in volo: Controllo dell'entità e della composizione spettrale delle vibrazioni nella cabina del secondo pilota durante il volo dopo bilanciamento dell'elica;
- Ottimizzazione del sistema: Controllo dell'entità e della composizione spettrale delle vibrazioni nella cabina del secondo pilota durante il volo dopo bilanciamento dell'elica e regolazione della forza di serraggio degli ammortizzatori del motore.
2.2. Risultati degli studi sulle frequenze naturali delle oscillazioni del motore e dell'elica
Le frequenze naturali delle oscillazioni del motore, montate su ammortizzatori integrati nella fusoliera del velivolo, sono state determinate utilizzando l'analizzatore di spettro professionale AD-3527 di A&D (Giappone) mediante l'eccitazione a impatto controllato delle oscillazioni del motore. Questa metodologia rappresenta il gold standard in analisi delle vibrazioni degli aeromobili.
Nello spettro delle oscillazioni naturali della sospensione del motore dell'aereo Yak-52, un esempio del quale è presentato nella Figura 2.2, sono state identificate con elevata precisione quattro frequenze principali: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz, 120 Hz. Queste frequenze sono fondamentali per comprendere il comportamento dinamico dell'aereo e ottimizzando procedure di bilanciamento dell'elica.
Analisi delle frequenze e implicazioni:
Le frequenze di 74 Hz, 94 Hz e 120 Hz sono probabilmente correlate alle caratteristiche specifiche del sistema di montaggio del motore (sospensioni) sulla fusoliera dell'aeromobile. Queste frequenze devono essere accuratamente evitate durante operazioni di bilanciamento delle eliche per prevenire l'eccitazione della risonanza.
La frequenza di 20 Hz è molto probabilmente associata alle oscillazioni naturali dell'intero velivolo sul telaio del carrello di atterraggio, rappresentando una modalità fondamentale dell'intera struttura dell'aeromobile.
Anche le frequenze naturali delle pale dell'elica sono state determinate utilizzando lo stesso rigoroso metodo di eccitazione d'impatto, garantendo coerenza nella metodologia di misurazione.
In questa analisi completa sono state identificate quattro frequenze principali: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz e 134 Hz. Queste frequenze rappresentano diverse modalità di vibrazione delle pale dell'elica e sono essenziali per ottimizzazione del bilanciamento dell'elica.
Importanza ingegneristica:
I dati sulle frequenze naturali delle oscillazioni dell'elica e del motore dell'aereo Yak-52 possono essere particolarmente importanti nella scelta del frequenza di rotazione dell'elica utilizzata durante il bilanciamento. La condizione principale per la selezione di questa frequenza è garantire il massimo scostamento possibile dalle frequenze naturali degli elementi strutturali del velivolo, evitando così condizioni di risonanza che potrebbero amplificare le vibrazioni anziché ridurle.
Inoltre, conoscere le frequenze naturali dei singoli componenti e delle parti dell'aeromobile può essere estremamente utile per identificare le cause di bruschi aumenti (in caso di risonanza) in determinate componenti dello spettro di vibrazione a varie modalità di velocità del motore, consentendo strategie di manutenzione predittiva.
2.3. Risultati del bilanciamento dell'elica e analisi delle prestazioni
Come notato sopra, il bilanciamento dell'elica è stato eseguito su un unico piano, con conseguente efficace compensazione dinamica dello squilibrio di forza dell'elica. Questo approccio è particolarmente adatto per eliche in cui la dimensione assiale è relativamente piccola rispetto al diametro.
Esecuzione bilanciamento dinamico su due piani, che teoricamente consentirebbe la compensazione dello squilibrio di forza e di momento dell'elica, non era tecnicamente fattibile, poiché il design dell'elica installata sullo Yak-52 consente la formazione di un solo piano di correzione accessibile. Questo vincolo è comune in molte installazioni di eliche per aeromobili.
Il bilanciamento dell'elica La misurazione è stata eseguita a una frequenza di rotazione accuratamente selezionata di 1150 giri/min (60% al massimo), alla quale è stato possibile ottenere risultati di misurazione delle vibrazioni più stabili in termini di ampiezza e fase da un punto all'altro. Questa selezione di frequenza è stata fondamentale per garantire la ripetibilità e l'accuratezza della misurazione.
Il procedura di bilanciamento dell'elica ha seguito lo schema "a due prove" standard del settore, che fornisce risultati matematicamente solidi:
- Esecuzione della misurazione iniziale: Durante la prima prova, l'ampiezza e la fase della vibrazione alla frequenza di rotazione dell'elica nel suo stato iniziale sono state determinate con elevata precisione.
- Corsa di prova con i pesi: Durante la seconda prova, sono state determinate l'ampiezza e la fase della vibrazione alla frequenza di rotazione dell'elica dopo aver installato sull'elica una massa di prova calcolata con precisione di 7 g.
- Fase di calcolo: Sulla base di questi dati completi, la massa M = 19,5 g e l'angolo di installazione del peso di correzione F = 32° sono stati calcolati utilizzando sofisticati algoritmi software.
Sfida e soluzione dell'implementazione pratica:
A causa delle caratteristiche progettuali dell'elica, che non consentono l'installazione del peso di correzione all'angolo teoricamente richiesto di 32°, sono stati installati strategicamente due pesi equivalenti sull'elica per ottenere lo stesso effetto somma vettoriale:
- Peso M1 = 14 g all'angolo F1 = 0° (posizione di riferimento)
- Peso M2 = 8,3 g all'angolo F2 = 60° (posizione sfalsata)
Questo approccio a doppio peso dimostra la flessibilità richiesta nella pratica bilanciamento delle eliche degli aeromobili operazioni, in cui le soluzioni teoriche devono essere adattate ai vincoli del mondo reale.
Risultati quantitativi ottenuti:
Dopo aver installato i pesi di correzione specificati sull'elica, la vibrazione misurata ad una frequenza di rotazione di 1150 giri/min e associata al squilibrio dell'elica diminuito drasticamente da 10,2 mm/sec nello stato iniziale a 4,2 mm/sec dopo il bilanciamento – che rappresenta un Miglioramento 59% nella riduzione delle vibrazioni.
In termini di quantificazione dello squilibrio effettivo, lo squilibrio dell'elica è diminuito da 2340 g*mm A 963 g*mm, dimostrando l'efficacia dell' procedura di bilanciamento del campo.
2.4. Valutazione completa delle vibrazioni a più frequenze operative
I risultati del controllo delle vibrazioni dell'aereo Yak-52, eseguito in altre modalità operative del motore, ottenuti durante i test a terra completi, sono presentati nella Tabella 2.1. Questa analisi multifrequenza fornisce informazioni cruciali sull'efficacia di bilanciamento dell'elica nell'intero ambito operativo.
Come si può vedere chiaramente dalla tabella, il bilanciamento dell'elica hanno influenzato positivamente le caratteristiche di vibrazione del velivolo Yak-52 in tutte le sue modalità operative, dimostrando la robustezza della soluzione di bilanciamento.
Tabella 2.1. Risultati delle vibrazioni nelle diverse modalità operative
| № | Impostazione della potenza del motore (%) | Frequenza di rotazione dell'elica (rpm) | Velocità di vibrazione RMS (mm/sec) | Valutazione del miglioramento |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 60 | 1153 | 4.2 | Eccellente |
| 2 | 65 | 1257 | 2.6 | Eccezionale |
| 3 | 70 | 1345 | 2.1 | Eccezionale |
| 4 | 82 | 1572 | 1.25 | Eccezionale |
2.5. Analisi delle vibrazioni in volo prima e dopo la regolazione dell'ammortizzatore
Inoltre, durante i test completi a terra, si è verificata una significativa riduzione vibrazioni degli aeromobili è stato identificato con un aumento della frequenza di rotazione dell'elica. Questo fenomeno fornisce preziose informazioni sulla relazione tra parametri operativi e caratteristiche delle vibrazioni degli aeromobili.
Questa riduzione delle vibrazioni può essere spiegata da un maggiore grado di deviazione della frequenza di rotazione dell'elica dalla frequenza di oscillazione naturale del velivolo sul telaio (presumibilmente 20 Hz), che si verifica all'aumentare della frequenza di rotazione dell'elica. Ciò dimostra l'importanza di comprendere comportamento dinamico dell'aeromobile per un funzionamento ottimale.
Oltre ai test di vibrazione completi condotti dopo la bilanciamento dell'elica a terra (vedere sezione 2.3), sono state effettuate misurazioni dettagliate delle vibrazioni dell'aereo Yak-52 in volo utilizzando strumentazione avanzata.
Metodologia di prova di volo: Le vibrazioni in volo sono state misurate nella cabina del secondo pilota in direzione verticale utilizzando un analizzatore di spettro di vibrazioni portatile modello AD-3527 di A&D (Giappone) nell'intervallo di frequenza da 5 a 200 (500) Hz. Questa gamma di frequenza completa garantisce la cattura di tutti i componenti significativi delle vibrazioni.
Sono state effettuate sistematicamente misurazioni a cinque modalità principali di velocità del motore, rispettivamente pari a 60%, 65%, 70% e 82% della sua frequenza di rotazione massima, fornendo un'analisi completa dello spettro operativo.
I risultati delle misurazioni, effettuate prima della regolazione degli ammortizzatori, sono presentati nella completa Tabella 2.2 qui di seguito.
Tabella 2.2. Analisi dettagliata delle componenti dello spettro di vibrazione
| Modalità | Potenza (%) | giri al minuto | Vв1 (Hz) | Amp Vв1 | Vн (Hz) | Amp Vн | Vк1 (Hz) | Amp Vк1 | Vв2 (Hz) | Amp Vв2 | Vк2 (Hz) | Amp Vк2 | Totale V∑ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 60 | 1155 | 1155 | 4.4 | 1560 | 1.5 | 1755 | 1.0 | 2310 | 1.5 | 3510 | 4.0 | 6.1 |
| 2 | 65 | 1244 | 1244 | 3.5 | 1680 | 1.2 | 1890 | 2.1 | 2488 | 1.2 | 3780 | 4.1 | 6.2 |
| 3 | 70 | 1342 | 1342 | 2.8 | 1860 | 0.4 | 2040 | 3.2 | 2684 | 0.4 | 4080 | 2.9 | 5.0 |
| 4 | 82 | 1580 | 1580 | 4.7 | 2160 | 2.9 | 2400 | 1.1 | 3160 | 0.4 | 4800 | 12.5 | 13.7 |
Come esempi dell'analisi spettrale dettagliata, le Figure 2.3 e 2.4 mostrano i grafici spettrali effettivi ottenuti durante la misurazione delle vibrazioni nella cabina dell'aereo Yak-52 alle modalità 60% e 94% utilizzate per la raccolta dati completa nella Tabella 2.2.
Analisi completa dello spettro:
Come si vede dalla Tabella 2.2, le componenti principali delle vibrazioni misurate nella cabina del secondo pilota appaiono alle frequenze di rotazione dell'elica Vв1 (evidenziato in giallo), l'albero motore Vк1 (evidenziato in blu) e l'azionamento del compressore d'aria (e/o il sensore di frequenza) Vн (evidenziati in verde), nonché alle loro armoniche superiori Vв2, Vв4, Vв5e Vк2, Vк3.
La vibrazione totale massima V∑ è stata rilevata a velocità pari a 82% (1580 giri/min dell'elica) e 94% (1830 giri/min), indicando condizioni di risonanza specifiche in questi punti operativi critici.
La componente principale di questa vibrazione si manifesta in corrispondenza della 2a armonica della frequenza di rotazione dell'albero motore Vк2 e raggiunge rispettivamente valori significativi di 12,5 mm/sec ad una frequenza di 4800 cicli/min e 15,8 mm/sec ad una frequenza di 5520 cicli/min.
Analisi ingegneristica e identificazione delle cause profonde:
Si può ragionevolmente supporre che questa componente significativa di vibrazione sia associata al funzionamento del gruppo pistoni del motore (processi di impatto che si verificano durante il doppio movimento dei pistoni per ogni rivoluzione dell'albero motore), che rappresenta la dinamica fondamentale del motore.
Il brusco aumento di questo componente nelle modalità 82% (primo valore nominale) e 94% (decollo) è molto probabilmente causato non da difetti meccanici nel gruppo pistone, ma dalle oscillazioni risonanti del motore montato nella carrozzeria dell'aereo su ammortizzatori.
Questa conclusione è fortemente supportata dai risultati sperimentali precedentemente discussi relativi alla verifica delle frequenze naturali delle oscillazioni delle sospensioni del motore, nel cui spettro sono presenti 74 Hz (4440 cicli/min), 94 Hz (5640 cicli/min) e 120 Hz (7200 cicli/min).
Due di queste frequenze naturali, 74 Hz e 94 Hz, sono sorprendentemente vicine alle frequenze della seconda armonica della rotazione dell'albero motore, che si verificano nelle prime modalità nominali e di avvio del motore, creando le classiche condizioni di risonanza.
A causa delle significative vibrazioni alla seconda armonica dell'albero motore, rilevate durante i test di vibrazione completi nelle prime modalità nominali e di avviamento del motore, è stato effettuato un controllo sistematico e una regolazione della forza di serraggio degli ammortizzatori delle sospensioni del motore.
I risultati dei test comparativi ottenuti prima e dopo la regolazione degli ammortizzatori per la frequenza di rotazione dell'elica (Vв1) e la 2a armonica della frequenza di rotazione dell'albero motore (Vк2) sono presentati nella Tabella 2.3.
Tabella 2.3. Analisi dell'impatto della regolazione dell'ammortizzatore
| Modalità | Potenza (%) | RPM (prima/dopo) | Vв1 Prima | Vв1 Dopo | Vк2 Prima | Vк2 Dopo | Miglioramento |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 60 | 1155 / 1140 | 4.4 | 3.3 | 3.6 | 3.0 | Moderare |
| 2 | 65 | 1244 / 1260 | 3.5 | 3.5 | 4.1 | 4.3 | Minimo |
| 3 | 70 | 1342 / 1350 | 2.8 | 3.3 | 2.9 | 1.2 | Significativo |
| 4 | 82 | 1580 / 1590 | 4.7 | 4.2 | 12.5 | 16.7 | Deteriorato |
| 5 | 94 | 1830 / 1860 | 2.2 | 2.7 | 15.8 | 15.2 | Lieve |
Come si può osservare dalla Tabella 2.3, la regolazione degli ammortizzatori non ha portato a miglioramenti significativi nei principali componenti vibrazionali del velivolo e, in alcuni casi, ha addirittura causato un lieve peggioramento.
Analisi dell'efficacia del bilanciamento dell'elica:
Va inoltre notato che l'ampiezza della componente spettrale associata all' squilibrio dell'elica Vв1, rilevata alle modalità 82% e 94% (vedere Tabelle 2.2 e 2.3), è rispettivamente 3-7 volte inferiore alle ampiezze di Vк2, presente in queste modalità. Ciò dimostra che il bilanciamento dell'elica si è rivelato estremamente efficace nell'affrontare la fonte primaria delle vibrazioni legate all'elica.
In altre modalità di volo, la componente Vв1 varia da 2,8 a 4,4 mm/sec, rappresentando livelli accettabili per il normale funzionamento degli aeromobili.
Inoltre, come si vede dalle tabelle 2.2 e 2.3, i suoi cambiamenti nel passaggio da una modalità all'altra sono determinati principalmente non dalla qualità dell' bilanciamento dell'elica, ma dal grado di scostamento della frequenza di rotazione dell'elica dalle frequenze naturali dei vari elementi strutturali dell'aeromobile.
2.6. Conclusioni professionali e raccomandazioni ingegneristiche
2.6.1. Efficacia del bilanciamento dell'elica
Il bilanciamento dell'elica dell'aereo Yak-52, condotto a una frequenza di rotazione dell'elica di 1150 giri/min (60%), ha ottenuto con successo una significativa riduzione delle vibrazioni dell'elica da 10,2 mm/sec a 4,2 mm/sec, con un conseguente miglioramento sostanziale della fluidità operativa dell'aeromobile.
Data la vasta esperienza maturata nel corso della bilanciamento delle eliche degli aerei Yak-52 e Su-29 Utilizzando il dispositivo professionale “Balanset-1”, si può affermare con sicurezza che esiste una possibilità realistica di ottenere ulteriori riduzioni del livello di vibrazione dell’elica dell’aereo Yak-52.
Questo ulteriore miglioramento può essere ottenuto, in particolare, selezionando una frequenza di rotazione dell'elica diversa (più alta) durante la procedura di bilanciamento, consentendo una maggiore deviazione dalla frequenza di oscillazione naturale dell'aereo di 20 Hz (1200 cicli/min), che è stata identificata con precisione durante i test approfonditi.
2.6.2 Analisi delle vibrazioni multi-sorgente
Come dimostrato dai risultati di test approfonditi sulle vibrazioni del velivolo Yak-52 in volo, i suoi spettri di vibrazione (oltre alla componente sopra menzionata che compare alla frequenza di rotazione dell'elica) contengono molti altri componenti significativi associati al funzionamento dell'albero motore, del gruppo pistone del motore e dell'azionamento del compressore d'aria (e/o del sensore di frequenza).
L'entità di queste vibrazioni nelle modalità 60%, 65% e 70% è paragonabile all'entità della vibrazione associata all' squilibrio dell'elica, a indicare che molteplici fonti di vibrazioni contribuiscono alla firma complessiva delle vibrazioni dell'aeromobile.
Un'analisi dettagliata di queste vibrazioni mostra che anche l'eliminazione completa delle vibrazioni dal squilibrio dell'elica ridurrà la vibrazione totale dell'aereo in queste modalità di non più di 1,5 volte, evidenziando l'importanza di un approccio olistico a gestione delle vibrazioni degli aeromobili.
2.6.3 Identificazione della modalità operativa critica
La vibrazione totale massima V∑ del velivolo Yak-52 è stato rilevato a velocità pari a 82% (1580 giri/min dell'elica) e 94% (1830 giri/min dell'elica), identificandole come condizioni operative critiche che richiedono particolare attenzione.
La componente principale di questa vibrazione si manifesta in corrispondenza della 2a armonica della frequenza di rotazione dell'albero motore Vк2 (a frequenze di 4800 cicli/min o 5520 cicli/min), dove raggiunge rispettivamente valori preoccupanti di 12,5 mm/sec e 15,8 mm/sec.
Si può ragionevolmente concludere che questo componente è associato al funzionamento fondamentale del gruppo pistoni del motore (processi di impatto che si verificano durante il doppio movimento dei pistoni per ogni giro dell'albero motore).
Il brusco aumento di questa componente nelle modalità 82% (prima nominale) e 94% (decollo) è molto probabilmente causato non da difetti meccanici nel gruppo pistone, ma dalle oscillazioni risonanti del motore montato nella carrozzeria dell'aereo su ammortizzatori.
La regolazione sistematica degli ammortizzatori effettuata durante i test non ha portato a miglioramenti significativi nelle caratteristiche di vibrazione.
Questa situazione può presumibilmente essere considerata come un aspetto progettuale dagli sviluppatori di aeromobili quando scelgono il sistema di montaggio del motore (sospensioni) nella carrozzeria dell'aeromobile, suggerendo potenziali aree per l'ottimizzazione futura della progettazione degli aeromobili.
2.6.4. Raccomandazioni per il monitoraggio diagnostico
I dati completi ottenuti durante la bilanciamento dell'elica e ulteriori test di vibrazione (vedere i risultati dei test di volo nella sezione 2.5) consentono di concludere che i test periodici monitoraggio delle vibrazioni può essere estremamente utile per la valutazione diagnostica delle condizioni tecniche del motore dell'aeromobile.
Tale lavoro diagnostico può essere eseguito in modo efficace, ad esempio, utilizzando il dispositivo professionale “Balanset-1”, il cui software avanzato include sofisticate funzioni di analisi delle vibrazioni spettrali, consentendo strategie di manutenzione predittiva.
3. Risultati completi del bilanciamento dell'elica MTV-9-KC/CL 260-27 e del rilievo delle vibrazioni dell'aereo acrobatico Su-29
3.1. Introduzione al bilanciamento delle eliche a tre pale
Il 15 giugno 2014, la Commissione completa bilanciamento dell'elica tripala MTV-9-KC/CL 260-27 del motore aeronautico M-14P dell'aereo acrobatico Su-29 è stato condotto utilizzando tecniche avanzate di bilanciamento sul campo.
Secondo il produttore, l'elica era stata preliminarmente bilanciata staticamente in fabbrica, come dimostrato dalla presenza di un peso correttivo sul piano 1, installato in fabbrica. Tuttavia, come la nostra analisi avrebbe poi rivelato, bilanciamento di fabbrica spesso si rivela insufficiente per ottenere prestazioni ottimali sul campo.
Il bilanciamento dell'elica, installato direttamente sull'aereo Su-29, è stato effettuato utilizzando il kit di bilanciamento delle vibrazioni di livello professionale "Balanset-1", numero di serie 149, dimostrando l'efficacia di attrezzature per il bilanciamento sul campo per applicazioni aeronautiche.
Lo schema di misurazione utilizzato durante la bilanciamento dell'elica la procedura è mostrata nella Figura 3.1, che illustra la precisione richiesta per bilanciamento dell'elica a tre pale.
Durante il processo di bilanciamento dell'elica, il sensore di vibrazione (accelerometro) 1 è stato montato sulla scatola del cambio del motore utilizzando un sistema di montaggio magnetico su una staffa appositamente progettata, garantendo un'acquisizione ottimale del segnale per analisi delle vibrazioni degli aeromobili.
Il sensore laser dell'angolo di fase 2 è stato montato anche sull'alloggiamento del cambio e orientato verso il segno riflettente applicato su una delle pale dell'elica, consentendo una misurazione precisa dell'angolo di fase essenziale per un'accurata correzione dello squilibrio dell'elica.
I segnali analogici provenienti dai sensori venivano trasmessi tramite cavi schermati all'unità di misura del dispositivo "Balanset-1", dove venivano sottoposti a una sofisticata pre-elaborazione digitale per garantire la qualità e la precisione del segnale.
Questi segnali venivano poi inviati in forma digitale a un computer, dove veniva eseguita un'elaborazione software avanzata di questi segnali e venivano calcolati la massa e l'angolo del peso correttivo necessario per compensare l' squilibrio dell'elica sono stati calcolati con precisione matematica.
Specifiche tecniche del cambio:
- Zk – ruota dentata principale del cambio con 75 denti
- Zc – satelliti del cambio in quantità di 6 pezzi con 18 denti ciascuno
- Zn – ruota dentata fissa del cambio con 39 denti
Prima di condurre questo lavoro completo, considerando la preziosa esperienza acquisita da bilanciamento dell'elica dell'aereo Yak-52, sono stati condotti numerosi studi critici aggiuntivi, tra cui:
- Analisi delle frequenze naturali: Determinazione delle frequenze naturali delle oscillazioni del motore e dell'elica dell'aereo Su-29 per ottimizzare i parametri di bilanciamento;
- Valutazione delle vibrazioni di base: Controllo dell'entità e della composizione spettrale della vibrazione iniziale nella cabina del secondo pilota prima del bilanciamento per stabilire le condizioni di base.
3.2. Risultati degli studi sulle frequenze naturali delle oscillazioni del motore e dell'elica
Le frequenze naturali delle oscillazioni del motore, montate sugli ammortizzatori nella carrozzeria dell'aeromobile, sono state determinate utilizzando l'analizzatore di spettro AD-3527 di livello professionale di A&D (Giappone) attraverso l'eccitazione a impatto controllato delle oscillazioni del motore, garantendo un'accuratezza analisi delle vibrazioni degli aeromobili.
Nello spettro delle oscillazioni naturali della sospensione del motore (vedi Fig. 3.2), sono state identificate con elevata precisione sei frequenze principali: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz. Questa analisi completa delle frequenze è fondamentale per l'ottimizzazione procedure di bilanciamento dell'elica.
Analisi di frequenza e interpretazione ingegneristica:
Di queste frequenze identificate, si presume che le frequenze 66 Hz, 88 Hz e 120 Hz siano direttamente correlate alle caratteristiche specifiche del sistema di montaggio del motore (sospensione) alla carrozzeria dell'aeromobile, rappresentando risonanze strutturali che devono essere evitate durante operazioni di bilanciamento delle eliche.
Le frequenze 16 Hz e 22 Hz sono molto probabilmente associate alle oscillazioni naturali dell'intero velivolo sul telaio, rappresentando le modalità strutturali fondamentali dell'aeromobile.
La frequenza di 37 Hz è probabilmente correlata alla frequenza naturale delle oscillazioni delle pale dell'elica dell'aereo, che rappresenta una caratteristica dinamica critica dell'elica.
Questa ipotesi è confermata dai risultati della verifica delle frequenze naturali delle oscillazioni dell'elica, ottenuti anch'essi con il metodo dell'eccitazione d'impatto rigoroso.
Nello spettro delle oscillazioni naturali della pala dell'elica (vedi Fig. 3.3) sono state identificate tre frequenze principali: 37 Hz, 100 Hz e 174 Hz, confermando la correlazione tra le frequenze naturali dell'elica e del motore.
Importanza ingegneristica del bilanciamento dell'elica:
I dati sulle frequenze naturali delle oscillazioni delle pale dell'elica e del motore dell'aereo Su-29 possono essere particolarmente importanti nella scelta del frequenza di rotazione dell'elica utilizzata durante il bilanciamento. La condizione principale per la selezione di questa frequenza è garantire il massimo scostamento possibile dalle frequenze naturali degli elementi strutturali del velivolo.
Inoltre, conoscere le frequenze naturali dei singoli componenti e delle parti dell'aeromobile può essere estremamente utile per identificare le cause di bruschi aumenti (in caso di risonanza) in determinate componenti dello spettro di vibrazione a varie modalità di velocità del motore, consentendo strategie di manutenzione predittiva.
3.3. Controllo delle vibrazioni nella cabina del secondo pilota dell'aeromobile Su-29 a terra prima del bilanciamento
Le caratteristiche iniziali di vibrazione dell'aereo Su-29, identificate prima bilanciamento dell'elica, sono stati misurati nella seconda cabina di pilotaggio in direzione verticale utilizzando un analizzatore di spettro di vibrazioni portatile modello AD-3527 di A&D (Giappone) nell'intervallo di frequenza da 5 a 200 Hz.
Le misurazioni sono state sistematicamente effettuate a quattro modalità principali di velocità del motore, rispettivamente pari a 60%, 65%, 70% e 82% della sua frequenza di rotazione massima, fornendo dati di base completi per analisi delle vibrazioni degli aeromobili.
I risultati completi ottenuti sono presentati nella Tabella 3.1.
Tabella 3.1. Analisi delle vibrazioni di base prima del bilanciamento dell'elica
| Modalità | Potenza (%) | giri al minuto | Vв1 (mm/sec) | Vн (mm/sec) | Vк1 (mm/sec) | Vв3 (mm/sec) | Vк2 (mm/sec) | Totale V∑ (mm/sec) | Valutazione |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 60 | 1150 | 5.4 | 2.6 | 2.0 | – | – | 8.0 | Moderare |
| 2 | 65 | 1240 | 5.7 | 2.4 | 3.2 | – | – | 10.6 | Elevato |
| 3 | 70 | 1320 | 5.2 | 3.0 | 2.5 | – | – | 11.5 | Alto |
| 4 | 82 | 1580 | 3.2 | 1.5 | 3.0 | – | 8.5 | 9.7 | Elevato |
Come si vede dalla Tabella 3.1, le componenti principali della vibrazione si manifestano alle frequenze di rotazione dell'elica Vв1, l'albero motore Vк1e l'azionamento del compressore d'aria (e/o il sensore di frequenza) Vнnonché alla 2a armonica dell'albero motore Vк2 ed eventualmente la terza armonica (della pala) dell'elica Vв3che si avvicina in frequenza alla seconda armonica dell'albero a gomiti.
Analisi dettagliata dei componenti di vibrazione:
Inoltre, nello spettro di vibrazione alla velocità 60%, è stata rilevata una componente non identificata con lo spettro calcolato a una frequenza di 6120 cicli/min, che potrebbe essere causata dalla risonanza a una frequenza di circa 100 Hz di uno degli elementi strutturali del velivolo. Tale elemento potrebbe essere l'elica, la cui frequenza naturale è di 100 Hz, a dimostrazione della natura complessa di firme delle vibrazioni degli aeromobili.
La vibrazione totale massima del velivolo V∑, raggiungendo 11,5 mm/sec, è stato rilevato nella modalità di velocità 70%, indicando una condizione operativa critica che richiede attenzione.
La componente principale della vibrazione totale in questa modalità appare alla seconda armonica (4020 cicli/min) della frequenza di rotazione dell'albero motore Vк2 ed è pari a 10,8 mm/sec, rappresentando una fonte di vibrazioni significativa.
Analisi della causa principale:
Si può ragionevolmente supporre che questo componente sia associato al funzionamento fondamentale del gruppo pistoni del motore (processi di impatto che si verificano durante il doppio movimento dei pistoni per ogni giro dell'albero motore).
Il forte aumento di questo componente nel modo 70% è probabilmente dovuto alle oscillazioni risonanti di uno degli elementi strutturali del velivolo (la sospensione del motore nel corpo dell'aereo) a una frequenza di 67 Hz (4020 cicli/min).
Va notato che, oltre ai disturbi da impatto associati al funzionamento del gruppo di pistoni, l'entità delle vibrazioni in questa gamma di frequenze può essere influenzata dalla forza aerodinamica che si manifesta alla frequenza delle pale dell'elica (Vв3).
Alle modalità di velocità 65% e 82%, si nota un notevole aumento della componente Vк2 (Vв3), che può essere spiegato anche dalle oscillazioni risonanti dei singoli componenti del velivolo.
L'ampiezza della componente spettrale associata al squilibrio dell'elica Vв1, identificato nelle principali modalità di velocità prima dell'equilibratura, variava da 2,4 a 5,7 mm/sec, generalmente inferiore al valore di Vк2 alle modalità corrispondenti.
Inoltre, come si vede dalla Tabella 3.1, le sue variazioni nel passaggio da una modalità all'altra sono determinate non solo dalla qualità del bilanciamento, ma anche dal grado di distacco della frequenza di rotazione dell'elica dalle frequenze naturali degli elementi strutturali dell'aereo.
3.4. Risultati del bilanciamento dell'elica e analisi delle prestazioni
Il bilanciamento dell'elica è stato eseguito su un piano a una frequenza di rotazione accuratamente selezionata. Come risultato di tale bilanciamento, lo squilibrio di forza dinamica dell'elica è stato efficacemente compensato, dimostrando l'efficacia di bilanciamento su un solo piano per questa configurazione dell'elica a tre pale.
Il protocollo di bilanciamento dettagliato è riportato di seguito nell'Appendice 1, dove viene documentata la procedura completa a scopo di garanzia della qualità e di riferimento futuro.
Il bilanciamento dell'elica è stato eseguito con una frequenza di rotazione dell'elica di 1350 giri al minuto e ha comportato due misurazioni precise, eseguite seguendo procedure standard del settore.
Procedura di bilanciamento sistematico:
- Misurazione dello stato iniziale: Durante la prima corsa, l'ampiezza e la fase della vibrazione alla frequenza di rotazione dell'elica nello stato iniziale sono state determinate con elevata precisione.
- Misurazione del peso di prova: Durante la seconda prova, sono state determinate l'ampiezza e la fase della vibrazione alla frequenza di rotazione dell'elica dopo l'installazione di una massa di prova di peso noto sull'elica.
- Calcolo e implementazione: Sulla base dei risultati di queste misurazioni, la massa e l'angolo di installazione del peso correttivo nel piano 1 sono stati determinati utilizzando algoritmi computazionali avanzati.
Risultati di bilanciamento eccezionali raggiunti:
Dopo aver installato il valore calcolato del peso correttivo sull'elica, che era di 40,9 g, la vibrazione a questa modalità di velocità è diminuita drasticamente da 6,7 mm/sec nello stato iniziale a 1,5 mm/secondo dopo il bilanciamento – rappresentando un notevole Miglioramento 78% nella riduzione delle vibrazioni.
Il livello di vibrazione associato al squilibrio dell'elica anche in altre modalità di velocità la velocità è diminuita in modo significativo ed è rimasta entro l'intervallo accettabile di 1-2,5 mm/sec dopo il bilanciamento, dimostrando la robustezza della soluzione di bilanciamento nell'intero ambito operativo.
Purtroppo, la verifica dell'effetto della qualità del bilanciamento sul livello di vibrazione dell'aeromobile in volo non è stata effettuata a causa del danno accidentale subito da questa elica durante uno dei voli di addestramento, evidenziando l'importanza di condurre test approfonditi subito dopo le procedure di bilanciamento.
Differenze significative rispetto al bilanciamento di fabbrica:
Da notare che il risultato ottenuto durante questa bilanciamento dell'elica da campo differisce significativamente dal risultato dell'equilibratura in fabbrica, evidenziando l'importanza di bilanciare le eliche nella loro effettiva configurazione operativa.
In particolare:
- Riduzione delle vibrazioni: Le vibrazioni alla frequenza di rotazione dell'elica dopo il suo bilanciamento nel sito di installazione permanente (sull'albero di uscita del cambio dell'aereo Su-29) sono state ridotte di oltre 4 volte;
- Correzione della posizione del peso: Il peso correttivo installato durante la processo di bilanciamento del campo è stato spostato di circa 130 gradi rispetto al peso installato nello stabilimento di produzione, il che indica differenze significative tra i requisiti di bilanciamento in fabbrica e quelli sul campo.
Possibili fattori causali:
Le possibili ragioni di questa significativa discrepanza possono includere:
- Tolleranze di fabbricazione: Errori del sistema di misurazione del supporto di bilanciamento del produttore (improbabili ma possibili);
- Problemi con le apparecchiature di fabbrica: Errori geometrici delle posizioni di montaggio dell'accoppiamento del mandrino della macchina di bilanciamento del produttore, che portano a un'oscillazione radiale dell'elica quando è installata sul mandrino;
- Fattori di installazione dell'aeromobile: Errori geometrici nelle posizioni di montaggio dell'accoppiamento dell'albero di uscita della scatola del cambio dell'aereo, che portano a un runout radiale dell'elica quando viene installata sull'albero della scatola del cambio.
3.5. Conclusioni professionali e raccomandazioni ingegneristiche
3.5.1. Prestazioni di bilanciamento eccezionali
Il bilanciamento dell'elica dell'aereo Su-29, condotto su un piano ad una frequenza di rotazione dell'elica di 1350 giri/min (70%), ha ottenuto con successo una notevole riduzione delle vibrazioni dell'elica da 6,7 mm/sec a 1,5 mm/sec, dimostrando l'eccezionale efficacia di bilanciamento dell'elica da campo tecniche.
Il livello di vibrazione associato al squilibrio dell'elica anche in altre modalità di velocità la velocità è diminuita in modo significativo, rimanendo entro un intervallo altamente accettabile compreso tra 1 e 2,5 mm/sec, confermando la robustezza della soluzione di bilanciamento nell'intero spettro operativo.
3.5.2. Raccomandazioni per la garanzia della qualità
Per chiarire le possibili ragioni dei risultati insoddisfacenti di bilanciamento eseguiti presso lo stabilimento di produzione, si consiglia vivamente di controllare la eccentricità radiale dell'elica sull'albero di uscita del cambio del motore aeronautico, poiché ciò rappresenta un fattore critico per ottenere un bilanciamento ottimale. risultati del bilanciamento dell'elica.
Questa indagine fornirebbe preziose informazioni sulle differenze tra fabbrica e bilanciamento del campo requisiti, con conseguente potenziale miglioramento dei processi di produzione e delle procedure di controllo qualità.
Appendice 1: Protocollo di bilanciamento professionale
PROTOCOLLO DI BILANCIAMENTO COMPLETO
Elica MTV-9-K-C/CL 260-27 dell'aereo acrobatico Su-29
1. Cliente: VD Chvokov
2. Luogo di installazione dell'elica: albero di uscita del cambio dell'aereo Su-29
3. Tipo di elica: MTV-9-KC/CL 260-27
4. Metodo di bilanciamento: assemblato in loco (su cuscinetti propri), su un piano
5. Frequenza di rotazione dell'elica durante il bilanciamento, rpm: 1350
6. Modello, numero di serie e produttore del dispositivo di bilanciamento: "Balanset-1", numero di serie 149
7. Documenti normativi utilizzati durante il bilanciamento:
7.1. _____________________________________________________________
_____________________________________________________________
8. Data di saldo: 15.06.2014
9. Tabella riassuntiva dei risultati del bilanciamento:
| № | Risultati della misurazione | Vibrazione (mm/sec) | Squilibrio (g*mm) | Valutazione della qualità |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Prima del bilanciamento *) | 6.7 | 6135 | Inaccettabile |
| 2 | Dopo il bilanciamento | 1.5 | 1350 | Eccellente |
| ISO 1940 Tolleranza per la classe G 6,3 | 1500 | Standard | ||
*) Nota: Il bilanciamento è stato effettuato mantenendo sull'elica il peso correttivo installato dal produttore.
10. Conclusioni professionali:
10.1. Il livello di vibrazione (squilibrio residuo) dopo bilanciamento dell'elica installato sull'albero di uscita del cambio dell'aereo Su-29 (vedere p. 9.2) è stato ridotto di oltre 4 volte rispetto allo stato iniziale (vedere p. 9.1), rappresentando un miglioramento eccezionale nella fluidità operativa dell'aereo.
10.2. I parametri del peso correttivo (massa, angolo di installazione) utilizzati per ottenere il risultato di p. 10.1 differiscono significativamente dai parametri del peso correttivo installato dal produttore (elica MT), il che indica differenze fondamentali tra i requisiti di bilanciamento di fabbrica e quelli sul campo.
In particolare, durante la prova è stato installato sull'elica un peso correttivo aggiuntivo di 40,9 g. bilanciamento del campo, che era spostato di un angolo di 130° rispetto al peso installato dal produttore.
(Il peso installato dal produttore non è stato rimosso dall'elica durante l'equilibratura supplementare).
Possibili motivi tecnici:
Le possibili ragioni di questa situazione significativa possono includere:
- Errori nel sistema di misurazione del cavalletto di bilanciamento del produttore;
- Errori geometrici nelle posizioni di montaggio dell'accoppiamento del mandrino della macchina di bilanciamento del produttore, che portano a un'oscillazione radiale dell'elica quando è installata sul mandrino;
- Errori geometrici nelle posizioni di montaggio dell'accoppiamento dell'albero di uscita del cambio dell'aeromobile, che portano a un runout radiale dell'elica quando viene installata sull'albero del cambio.
Fasi di indagine consigliate:
Per identificare la causa specifica che porta all'aumento squilibrio dell'elica quando installato sull'albero di uscita del cambio dell'aereo Su-29, è necessario:
- Verificare il sistema di misurazione e la precisione geometrica delle posizioni di montaggio del mandrino della macchina equilibratrice utilizzata per l'equilibratura dell'elica MTV-9-K-C/CL 260-27 presso il produttore;
- Controllare la corsa radiale dell'elica installata sull'albero di uscita della scatola di trasmissione dell'aereo Su-29.
Esecutore:
Specialista capo della LLC "Kinematics
Feldman V.D.
Domande frequenti sul bilanciamento delle eliche degli aeromobili
Cos'è il bilanciamento delle eliche e perché è fondamentale per la sicurezza aerea?
Bilanciamento dell'elica È una procedura di precisione che elimina lo sbilanciamento nelle eliche degli aeromobili aggiungendo o riposizionando pesi correttivi. Le eliche sbilanciate creano vibrazioni eccessive che possono portare a affaticamento strutturale, danni al motore e, in ultima analisi, a guasti catastrofici. I nostri studi sul campo dimostrano che un corretto bilanciamento può ridurre le vibrazioni fino a 78%, migliorando significativamente la sicurezza e la vita operativa degli aeromobili.
In che cosa il bilanciamento delle eliche sul campo differisce dal bilanciamento di fabbrica?
Bilanciamento dell'elica da campo Offre vantaggi significativi rispetto al bilanciamento di fabbrica perché tiene conto delle reali condizioni di installazione, incluse le tolleranze del riduttore, le irregolarità di montaggio e la dinamica completa del velivolo. Il nostro caso di studio sul Su-29 ha dimostrato che il peso correttivo richiesto sul campo è stato spostato di 130° rispetto al peso di fabbrica, evidenziando l'importanza del bilanciamento delle eliche nella loro configurazione operativa.
Quali attrezzature sono necessarie per il bilanciamento professionale delle eliche degli aerei?
Professionale bilanciamento delle eliche degli aeromobili Richiede apparecchiature specializzate come il dispositivo Balanset-1, che include accelerometri di precisione, sensori di fase laser e software di analisi avanzato. L'apparecchiatura deve essere in grado di misurare le vibrazioni nell'intervallo da 0,1 a 1000 Hz con elevata precisione e fornire un'analisi di fase in tempo reale per il corretto calcolo del posizionamento dei pesi.
Con quale frequenza è necessario bilanciare le eliche degli aerei?
Frequenza di bilanciamento dell'elica Dipende dall'utilizzo del velivolo, ma generalmente dovrebbe essere eseguito durante le ispezioni più importanti, dopo la riparazione di danni all'elica, quando si notano vibrazioni eccessive o secondo le raccomandazioni del produttore. Per i velivoli acrobatici come lo Yak-52 e il Su-29 studiati, potrebbe essere necessario un bilanciamento più frequente a causa di condizioni di carico di stress più elevate.
Quali sono i livelli di vibrazione accettabili dopo il bilanciamento dell'elica?
Secondo gli standard ISO 1940 per la Classe G 6.3, lo sbilanciamento residuo non deve superare i 1500 g*mm. La nostra esperienza pratica dimostra che risultati eccellenti si ottengono con livelli di vibrazione inferiori a 2,5 mm/sec RMS, con risultati eccezionali che raggiungono 1,5 mm/sec o inferiori. Questi livelli garantiscono un funzionamento sicuro e una sollecitazione strutturale minima sul velivolo.
Il bilanciamento delle eliche può eliminare tutte le vibrazioni dell'aereo?
Mentre bilanciamento dell'elica Sebbene riduca significativamente le vibrazioni legate all'elica, non è in grado di eliminare completamente le vibrazioni dell'aeromobile. La nostra analisi completa ha rivelato che le armoniche dell'albero motore, la dinamica del gruppo pistone e le risonanze strutturali contribuiscono alle vibrazioni complessive. Anche un perfetto bilanciamento dell'elica riduce in genere le vibrazioni totali dell'aeromobile solo di 1,5 volte, sottolineando la necessità di approcci olistici alla gestione delle vibrazioni.
Raccomandazioni degli esperti per i professionisti dell'aviazione
Per gli operatori di aeromobili:
- Implementare regolarmente monitoraggio delle vibrazioni come parte di programmi di manutenzione preventiva
- Considerare bilanciamento dell'elica da campo migliore rispetto al solo affidamento al bilanciamento di fabbrica
- Stabilisci le firme delle vibrazioni di base per ogni aeromobile della tua flotta
- Formare il personale addetto alla manutenzione sulle corrette procedure di bilanciamento e sui protocolli di sicurezza
Per i tecnici della manutenzione:
- Considerare sempre le frequenze naturali quando si seleziona il bilanciamento dei giri al minuto
- Utilizzare attrezzature di livello professionale come Balanset per misurazioni accurate
- Documentare tutte le procedure di bilanciamento per la garanzia della qualità e la tracciabilità
- Comprendere che il bilanciamento dell'elica è solo una componente della gestione complessiva delle vibrazioni
Per i piloti:
- Segnalare immediatamente eventuali vibrazioni insolite al personale addetto alla manutenzione
- Comprendere che diverse modalità di volo possono presentare diverse caratteristiche di vibrazione
- Tieni presente che alcune vibrazioni potrebbero essere strutturali piuttosto che legate all'elica
- Sostenere la regolarità bilanciamento dell'elica come investimento di sicurezza
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