現場条件における航空機プロペラのバランス調整について
まとめ： このエンジニアリングレポートは、航空機プロペラのフィールドバランス調整にポータブル装置Balanset-1を初めて適用した事例をまとめたものです。作業は2014年5月から7月にかけて、M-14Pエンジンを搭載したYak-52（2枚羽根プロペラ）およびSu-29（3枚羽根MTV-9-KC/CL 260-27プロペラ）の航空機で実施されました。主な結果：Yak-52のプロペラ振動は10.2 mm/秒から4.2 mm/秒に、Su-29では6.7 mm/秒から1.5 mm/秒に低減しました（4分の1以上の低減）。また、本レポートでは、複数の動作モードにおける詳細な振動スペクトル解析を示し、クランクシャフトの高調波や構造共振などの主要な振動源を特定しています。.
1. 序文
2年半前、当社はベアリング内の回転機構のバランスをとるために設計された「Balanset-1」装置の量産を開始しました。.
現在までに180セット以上が生産されており、ファン、ブロワー、電動モーター、機械スピンドル、ポンプ、粉砕機、分離機、遠心分離機、カルダンおよびクランクシャフトアセンブリ、その他類似の機構の製造・運用など、様々な産業で効果的に活用されています。.
最近、Vibromera は、現場環境で航空機やヘリコプターのプロペラのバランス調整に当社の装置を使用できる可能性について、組織や個人から多数の問い合わせを受けています。.
残念ながら、当社の専門家は長年にわたり様々な機械のバランス調整に携わってきたにもかかわらず、この特定の問題に取り組んだ経験はありませんでした。そのため、お客様にご提供できるアドバイスや提案はごく一般的なものであり、必ずしもお客様の課題を効果的に解決できるとは限りませんでした。.
この状況は、VD・チヴォコフ氏の積極的な関与のおかげで、この春、好転し始めました。チヴォコフ氏は、自身が操縦するYak-52航空機とSu-29航空機のプロペラのバランス調整作業を私たちと共に組織し、参加しました。.
この作業を通じて、次のような特定のスキルが習得され、「Balanset-1」装置を使用して現場条件下で航空機のプロペラのバランスをとる技術が開発されました。
- 航空機に振動センサーおよび位相角センサーを設置（取り付け）する場所および方法を決定する。;
- 航空機のいくつかの構造要素（エンジンサスペンション、プロペラブレード）の共振周波数を決定する。;
- バランス調整中に達成可能な残留不均衡を最小限に抑えるエンジン回転周波数（動作モード）を特定する。;
- プロペラの残留アンバランスに対する許容範囲を確立する。.
さらに、M-14Pエンジンを搭載した航空機の振動レベルに関する興味深いデータも得られた。
以下は、本研究の成果をまとめた報告書です。バランス調整結果に加え、Yak-52およびSu-29の地上試験および飛行試験中に得られた振動調査データも掲載しています。これらのデータは、航空機のパイロットだけでなく、整備に携わる専門家にとっても興味深いものとなるでしょう。.
2. Yak-52のバランスと振動の調査
2.1.はじめに
2014年5月から7月にかけて、M-14P航空エンジンを搭載したYak-52航空機の振動調査と2枚羽根プロペラのバランス調整作業が行われました。.
バランス調整は、「Balanset-1」キット（シリアル番号 149）を使用して 1 つの平面で実行されました。.
測定スキームは図2.1に示されている。バランス調整中、振動センサー（加速度計） 1 エンジンギアボックスのフロントカバーに、特別に設計されたブラケットに磁気マウントを使用して取り付けられました。レーザー位相角センサー 2 ギアボックス カバーにも取り付けられ、プロペラ ブレードの 1 つに貼られた反射マークに向けられました。.
センサーからのアナログ信号はケーブルを介して「Balanset-1」装置の計測ユニットに送信され、そこで予備的なデジタル処理が行われました。その後、これらのデジタル信号はコンピュータに入力され、ソフトウェア処理によってプロペラのアンバランスを補正するために必要な補正ウェイトの質量と角度が計算されました。.
Zk — メインギアホイール; Zs — 衛星; Zn — 固定された歯車。.
この作業中、Su-29とYak-52のプロペラのバランス調整から得られた経験を考慮して、いくつかの追加研究が実施されました。
- Yak-52 のエンジンとプロペラの振動の固有周波数を決定する。;
- プロペラのバランス調整後の飛行中の副操縦士室における振動の振幅とスペクトル構成を測定する。;
- プロペラのバランス調整後およびエンジンショックアブソーバーの締め付け力の調整後の振動を測定します。.
2.2. エンジンとプロペラの振動の固有振動数
航空機本体のショックアブソーバーに取り付けられたエンジン振動の固有振動数は、A&D（日本）製のスペクトルアナライザーAD-3527を使用して衝撃励起により測定されました。.
Yak-52エンジンサスペンションの固有振動スペクトル（図2.2）では、4つの主な周波数が特定されました。 20 Hz、74 Hz、94 Hz、120 Hz.
74Hz、94Hz、120Hzの周波数は、機体へのエンジンマウント（サスペンション）の特性に関係している可能性が高い。20Hzの周波数は、着陸装置シャーシ上の航空機の固有振動に関係している可能性が高い。.
プロペラブレードの固有振動数も衝撃加振法を用いて測定された。主な振動数は以下の4つである。 36 Hz、80 Hz、104 Hz、および134 Hz.
エンジンサスペンションとプロペラブレードの固有振動数に関するデータは、バランス調整時のプロペラ回転周波数を選択する上で特に重要です。この周波数を選択する際の主な条件は、航空機構造部材の固有振動数から最大限の離調を確保することです。共振周波数では、振動測定の精度と再現性が著しく低下する可能性があるためです。.
さらに、個々のコンポーネントの固有振動数に関する知識は、航空機の運航中に発生する可能性のある、さまざまなエンジン速度モードでの振動の急激な増加 (共振現象) の原因を特定するのに役立ちます。.
2.3.バランシング結果
前述のように、プロペラのバランス調整は 1 つの平面で実行され、それによってプロペラの力の不均衡が動的に補正されます。.
Yak-52 のプロペラの設計では 1 つの補正面しか考慮されていないため、2 つの面での動的バランス調整 (これによりモーメントの不均衡もさらに補正される) は実現不可能でした。.
バランス調整は回転周波数 1150 rpm (60%) で実行され、実行ごとに振幅と位相の両方で最も安定した振動測定値が得られました。.
古典的な「2 ラン」スキームが使用されました。
- 最初の実行では、初期状態のプロペラ回転周波数での振動の振幅と位相が決定されました。.
- 2 回目の実行では、プロペラに 7 g の試験質量を取り付けた後の振動の振幅と位相を決定しました。.
- これらのデータに基づいてソフトウェアは補正質量を計算した。 M = 19.5グラム 角度で 華氏 = 32度.
プロペラの設計上の特徴により、補正ウェイトを必要な角度 32° に設置することができなかったため、2 つの同等のウェイトが設置されました。
- M1 = 14 g、角度 F1 = 0°
- M2 = 8.3 g、角度 F2 = 60°
結果： 補正ウェイトを取り付けた後、1150rpmでの振動は 10.2 mm/秒 に 4.2 mm/秒. 実際のアンバランスは2340 g·mmから963 g·mmに減少しました。.
2.4. その他の動作モードでの振動
地上試験中の他のエンジン運転モードにおける振動チェックの結果を表2.1に示します。ご覧のとおり、バランス調整はYak-52の全ての運転モードにおける振動に良い影響を与えました。.
| # | パワー、% | 回転数 | RMS振動速度、mm/秒 |
|---|---|---|---|
| 1 | 60 | 1153 | 4.2 |
| 2 | 65 | 1257 | 2.6 |
| 3 | 70 | 1345 | 2.1 |
| 4 | 82 | 1572 | 1.25 |
さらに、地上試験では、プロペラ回転周波数の上昇に伴い、振動が大幅に減少するという明確な傾向が確認されました。これは、プロペラ回転周波数と機体シャーシの固有振動周波数（おそらく20Hz）とのデチューンが大きく、このデチューンが回転周波数の上昇で発生するためと考えられます。.
2.5. ショックアブソーバー調整前後の飛行中の振動
プロペラバランス調整後の地上振動試験（セクション 2.3）に加えて、Yak-52 の飛行中の振動測定も実施されました。.
飛行中の振動は、A&D（日本）製のポータブルスペクトラムアナライザAD-3527を用いて、副操縦室の垂直方向において5～200（500）Hzの周波数範囲で測定された。測定は、最大回転周波数60%、65%、70%、82%、および94%の5つの主要エンジン回転数モードで行われた。.
ショックアブソーバーを調整する前に得られた結果を表 2.2 に示します。.
| # | プロペラ速度 | 振動スペクトルの構成要素、 周波数（CPM）/振幅（mm/秒） |
VΣ, mm/秒 |
||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| % | 回転数 | V1ページ目 | Vn | Vc1 | V2ページ目 | Vc2 | V4ページ目 | Vc3 | V5ページ目 | ||
| 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 |
| 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 | |
| 3 | 70 | 1342 | 1342 2.8 |
1860 0.4 |
2040 3.2 |
2684 0.4 |
4080 2.9 |
5369 2.3 |
5.0 | ||
| 4 | 82 | 1580 | 1580 4.7 |
2160 2.9 |
2400 1.1 |
3160 0.4 |
4800 12.5 |
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 | ||
Vp = プロペラの高調波（1次、2次、4次、5次） Vn = コンプレッサー/周波数センサー Vc1, Vc2, Vc3 = クランクシャフト 1 番目、2 番目、3 番目 上の値 = 周波数 (CPM)、下の値 = 振幅 (mm/秒)。.
表2.2からわかるように、主な振動成分はプロペラ回転周波数Vで現れる。1ページ目, 、クランクシャフト周波数Vc1, 、エアコンプレッサー（および/または周波数センサー）駆動Vn, 、およびそれらの高調波。.
最大総振動VΣ 82%（1580 rpm）および94%（1830 rpm）モードで確認された。これらのモードで支配的な成分は、クランクシャフト回転周波数Vの2次高調波に現れる。c2, 4800 サイクル/分では 12.5 mm/秒、5520 サイクル/分では 15.8 mm/秒に達します。.
この成分はピストングループ（クランクシャフト1回転あたりピストンが2回移動する際の衝撃プロセス）に関連していると考えられます。82%（第1ノミナル）モードおよび94%（テイクオフ）モードでの急激な増加は、ピストングループの欠陥ではなく、エンジンとショックアブソーバーの共振振動が原因である可能性が高いです。この結論は、固有振動数測定によって裏付けられており、エンジンサスペンションの周波数は74 Hz（4440サイクル/分）、94 Hz（5640サイクル/分）、および120 Hz（7200サイクル/分）であることが明らかになりました。これらのうち74 Hzと94 Hzの2つは、第1ノミナルおよびテイクオフ動作モードにおけるクランクシャフトの第2高調波周波数に近い値です。.
Vで見つかった大きな振動によりc2, エンジンショックアブソーバーの締め付け力を点検・調整した。比較結果を表2.3に示す。.
| # | % | 回転数 （ビフォー / アフター） |
V1ページ目 | Vc2 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 前に | 後 | 前に | 後 | |||
| 1 | 60 | 1155 / 1140 | 1155 4.4 |
1140 3.3 |
3510 3.0 |
3480 3.6 |
| 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 |
上の値 = 周波数 (CPM)、下の値 = 振幅 (mm/秒)。.
表 2.3 からわかるように、振動吸収装置の調整によって航空機の主な振動成分に大きな変化は生じませんでした。.
また、プロペラのアンバランス成分V1ページ目 モード82%と94%では、それぞれVの3～7倍低くなります。c2 これらのモードでは、他の飛行モードでは、V1ページ目 2.8～4.4 mm/秒の範囲で変化し、モード間の変化は主にバランスの品質ではなく、航空機の構造要素の固有振動数からのずれの程度によって決まります。.
2.6. 結論
2.6.1.
Yak-52のプロペラを1150 rpm（60%）でバランス調整することにより、プロペラ回転周波数における振動を10.2 mm/秒から4.2 mm/秒に低減することができました。「Balanset-1」装置を用いたYak-52およびSu-29両機のプロペラバランス調整で蓄積された経験を考慮すると、振動レベルをさらに低減することが現実的に可能です。具体的には、バランス調整中にプロペラの回転周波数を高く設定することで、測定中に確認された航空機の固有振動数20 Hz（1200サイクル/分）からの離調度をさらに高めることができます。.
2.6.2.
飛行振動試験が示すように（表2.2および2.3参照）、Yak-52航空機の振動スペクトルには、プロペラ回転周波数Vの振動に加えて、1ページ目, 、クランクシャフトVに関連するいくつかの他の重要なコンポーネントc1, Vc2, Vc3, 、エンジンピストングループ、およびエアコンプレッサー（および/または周波数センサー）駆動Vn.
60%、65%、70%の速度モードでは、これらの成分はプロペラのアンバランス成分Vと大きさが同等である。1ページ目. したがって、プロペラのアンバランスによって引き起こされる振動を完全に排除したとしても、これらのモードでの航空機の総振動を約1.5倍以下にまで低減することができます。.
2.6.3.
最大総振動VΣ Yak-52機の振動は、82%（プロペラ回転数1580rpm）と94%（プロペラ回転数1830rpm）の速度モードで確認された。この振動の主な成分は、クランクシャフト回転周波数Vの2次高調波に現れる。c2, 、周波数はそれぞれ 4800 サイクル/分と 5520 サイクル/分で、値は 12.5 mm/秒と 15.8 mm/秒に達します。.
セクション2.5および2.2で示したように、上記モードにおけるこの成分の急激な増加は、ピストングループの欠陥ではなく、エンジンとショックアブソーバーの共振振動に起因する可能性が高い。試験中に行われたショックアブソーバーの締め付け力の調整は、振動レベルに大きな変化をもたらさなかった。.
この状況はおそらく設計上の見落としと考えられる（建設的な見通し）は、航空機の機体におけるエンジンマウント（サスペンション）システムの選択中に認められた航空機開発者の意見である。.
2.6.4.
プロペラのバランス調整の過程で得られたデータと追加で実施した振動試験から、定期的な振動監視は、ピストン グループ、クランク シャフト、エンジン ベアリング、および空気圧縮機駆動部の状態の評価を含む、航空機エンジンの技術的状態の診断評価に役立つことが示唆されています。.
このような作業は、例えば「Balanset-1」装置（現在は バランセット-1A）にスペクトル振動解析機能が実装されたソフトウェアです。.
3. MTV-9-KC/CL 260-27プロペラのバランス調整とSu-29の振動調査
3.1.はじめに
2014年6月15日、Su-29曲技飛行機のM-14P航空エンジンに搭載されたMTV-9-KC/CL 260-27型の3枚羽根プロペラのバランス調整作業が行われました。.
製造元 (MT-Propeller) が提供したデータによると、製造工場で取り付けられた補正ウェイトがプロペラの平面 1 上に存在していたことから、指定されたプロペラは予備的に静的にバランス調整されていました。.
Su-29 ギアボックスの出力軸に直接取り付けられた（つまり、恒久的に取り付けられた場所）プロペラのバランス調整は、「Balanset-1」振動バランス調整キット（シリアル番号 149）を使用して実施されました。.
測定方式（図3.1）は、Yak-52で使用されたものとほぼ同様であった。振動センサー（加速度計） 1 特別に設計されたブラケットに磁気マウントを使用して、エンジンギアボックスのハウジングに取り付けられました。レーザー位相角センサー 2 ギアボックスハウジングにも同様に取り付けられ、プロペラブレードの片方に貼られた反射マークに向けられました。センサーからのアナログ信号はケーブルを介して「Balanset-1」装置の計測ユニットに送信され、そこで予備的なデジタル処理が行われました。その後、デジタル形式の信号はコンピュータに入力され、ソフトウェア処理によってプロペラのアンバランスを補正するために必要な補正ウェイトの質量と角度が計算されました。.
Zk — メインギアホイール; Zc — 衛星; Zn — 固定された歯車。.
この作業の前に、Yak-52 プロペラのバランス調整の経験を考慮して、追加の研究が行われました。
- Su-29 エンジンとプロペラの振動の固有周波数を決定する;
- バランス調整の前に、副操縦士室の基準振動の振幅とスペクトル構成を確認します。.
3.2. エンジンとプロペラの振動の固有振動数
AD-3527アナライザと同じ衝撃励起法を使用して、エンジンサスペンションスペクトルで6つの主な周波数が特定されました（図3.2）。 16 Hz、22 Hz、37 Hz、66 Hz、88 Hz、120 Hz.
66Hz、88Hz、120Hzの周波数は、機体におけるエンジンマウント（サスペンション）システムの特殊性に直接関係していると考えられます。16Hzと22Hzの周波数は、機体全体の固有振動に関係している可能性が高いと考えられます。37Hzの周波数については、機体のプロペラブレードの固有振動数に関係していると考えられます。.
この最後の仮定は、プロペラブレードの振動の固有周波数の測定結果によって確認されており（図3.3）、そのスペクトルでは3つの主な周波数が特定されています。 37 Hz、100 Hz、174 Hz.
Su-29のエンジンサスペンションとプロペラブレードの固有振動数に関する知識は、実用上極めて重要です。第一に、バランス調整のためのプロペラ回転周波数を適正に選定し、機体構造共振からの離調を最大限に確保することが可能になります。第二に、本報告書の以降のセクションで示すように、様々なエンジン運転モードで観測される振動原因の正確な解釈と診断に必要な基礎を提供します。.
3.3. バランス調整前のキャビン振動の基準値
バランス調整手順を実施する前に、Su-29の第二操縦室における基準振動レベルの測定を実施した。Yak-52の場合と同様に、A&D（日本）製のポータブルスペクトラムアナライザAD-3527を用いて、5～200Hzの周波数範囲で垂直方向の振動を測定した。測定は、プロペラの最大回転周波数60%、65%、70%、および82%に対応する4つの主要エンジン回転速度モードで実施した。.
これらの測定結果は表3.1に示されています。.
| # | プロペラ速度 | 振動スペクトルの構成要素、 周波数（CPM）/振幅（mm/秒） |
VΣ, mm/秒 |
||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| % | 回転数 | V1ページ目 | Vn | Vc1 | V3ページ目 | Vc2 | V4ページ目 | Vc3 | V? | ||
| 1 | 60 | 1150 | 1150 5.4 |
1560 2.6 |
1740 2.0 |
3450 | 3480 4.2 |
6120 2.8 |
8.0 | ||
| 2 | 65 | 1240 | 1240 5.7 |
1700 2.4 |
1890 1.3 |
3720 | 3780 8.6 |
10.6 | |||
| 3 | 70 | 1320 | 1320 2.8 |
1800 2.5 |
2010 0.9 |
3960 | 4020 10.8 |
11.5 | |||
| 4 | 82 | 1580 | 1580 3.2 |
2160 1.5 |
2400 3.0 |
4740 | 4800 8.5 |
9.7 | |||
Vp = プロペラの高調波（1次、3次、4次） Vn = コンプレッサー/周波数センサー Vc1, Vc2 = クランクシャフト1速、2速V? = 未確認成分。上の値 = 周波数（CPM）、下の値 = 振幅（mm/秒）。.
主な振動成分はプロペラ回転周波数Vで現れる。1ページ目, 、クランクシャフトVc1, 、コンプレッサー駆動Vn, 、および2次クランクシャフト高調波Vc2 （3枚羽根のプロペラの場合、これはブレード通過周波数Vと一致する可能性がある。3ページ目).
60% モード スペクトルでは、6120 サイクル/分の未確認成分も見つかりました。これは、プロペラ ブレードの固有周波数の 1 つである約 100 Hz での共振によって発生したものと考えられます。.
最大総振動（11.5 mm/秒）は70%モードで観測された。このモードで支配的な成分はVである。c2 4020サイクル/分で10.8 mm/秒に達しました。70%でのこの急激な増加は、エンジンサスペンションの67 Hz（4020サイクル/分）付近での共振振動によるものと考えられます。.
また、この周波数領域における振動は、ピストン群からの衝撃励起に加えて、プロペラのブレード通過周波数（V3ページ目）。65%および82%モードでは、Vc2 (V3ページ目)成分も観測されており、これも同様に個々の航空機部品の共振振動によって説明できます。.
プロペラアンバランス成分V1ページ目 バランス調整前のモード間で2.4～5.7 mm/秒の範囲にあり、一般的にVよりも低いc2 対応するモードにおいて。モード間の変動は、バランス調整の質だけでなく、航空機の構造要素の固有振動数からのずれの程度によっても決まります。.
3.4.バランシング結果
プロペラのバランス調整は、回転数1350rpmで2回の測定（影響係数の古典的な方法）を用いて、1つの平面内で実施されました。バランス調整の完全な手順は、 付録1.
バランス調整手順は次の操作で構成されます。
- 最初の実行（初期状態）では、プロペラの回転周波数における振動の振幅と位相が決定されました。.
- 2 回目の実行では、プロペラに既知の重量の試験用質量を取り付けた後の振動の振幅と位相を決定しました。.
- これらの測定結果に基づいて、ソフトウェアはプロペラのアンバランスを補正するために必要な平面 1 の補正ウェイトの質量と取り付け角度を計算しました。.
結果： 補正重量を取り付けた後 40.9グラム, 振動が減少 6.7 mm/秒 に 1.5 mm/秒. 他の速度モードでは、プロペラのアンバランスに関連する振動は 1～2.5 mm/秒.
訓練飛行中にプロペラが偶発的に損傷したため、飛行中のバランス品質の検証は実施されませんでした。.
工場のバランス調整から大きく逸脱しています。. 現場でのバランス調整中に得られた結果は、製造工場で実行されたバランス調整の結果とは大幅に異なることに注意してください。
- 常設設置場所（Su-29ギアボックスの出力軸）での現地バランス調整後のプロペラ回転周波数での振動は、初期状態（つまり、工場でバランス調整された状態）と比較して4倍以上減少しました。;
- 現場でのバランス調整時に設置された補正重量は約 130° 製造工場で取り付けられた補正重量（MT-Propeller）と比較します。.
製造工場に設置された補正重量は 削除されません 追加のフィールドバランス調整中にプロペラから。.
示された矛盾の理由は、次のとおりです。
- 製造工場のバランススタンドの測定システムの誤差（この理由は最も可能性が低いと思われます）;
- 製造工場におけるバランシングマシンのスピンドルの取り付け面の幾何学的誤差（不正確さ）により、スピンドル上のプロペラがラジアル方向に振れる。;
- Su-29航空機のギアボックスの出力軸の取り付け面の幾何学的誤差（不正確さ）により、ギアボックスの軸に取り付けた際にプロペラの半径方向の振れが発生しました。.
3.5. 結論
3.5.1.
Su-29機のプロペラを1350rpm（70%）のプロペラ回転数で一面バランス調整することにより、プロペラ回転数における振動を初期状態の6.7mm/秒からバランス調整後に1.5mm/秒に低減することができました。エンジンの他の回転数モードにおけるプロペラのアンバランスに関連する振動も大幅に減少し、1～2.5mm/秒の範囲に収まりました。.
3.5.2.
製造工場（MT-プロペラ）でのプロペラのバランス調整の結果が不十分だった理由を明らかにするには、Su-29航空機のエンジンギアボックスの出力軸上のプロペラのラジアル振れをチェックする必要があります。.
付録1: バランスプロトコル
バランシング・プロトコル
曲技飛行機Su-29のMTV-9-K-C/CL 260-27プロペラ
1. 顧客: VD・チヴォコフ
2. 設置場所： Su-29ギアボックスの出力軸
3. プロペラの種類： MTV-9-KC/CL 260-27
4. バランス調整方法： 現地組立（ベアリング内蔵）、1面
5. RPMのバランス調整: 1350
6. バランス装置： "「バランセット-1」、シリアルNo. 149、ビブロメラ
7. 使用される基準: ISO 1940-1 — 剛性ローターのバランス品質要件。.
8. 日付: 15.06.2014
9. バランス調整結果の要約:
| # | 測定 | 振動、mm/秒 | 不均衡、g·mm |
|---|---|---|---|
| 1 | バランス調整前* | 6.7 | 6135 |
| 2 | バランス調整後 | 1.5 | 1350 |
| ISO 1940 G級6.3の許容差 | 1500 | ||
* バランス調整は、工場出荷時に取り付けられた補正ウェイトをプロペラに残したまま実行されました。.
10. 調査結果:
10.1. Su-29ギアボックスの出力軸のプロペラのバランス調整後の残留振動（アンバランス）は、初期状態と比較して4倍以上減少しました。.
10.2. 補正ウェイトパラメータ（質量、角度）は、メーカー（MT-Propeller）が取り付けたものと大きく異なっていました。工場出荷時のウェイトから130°ずらした40.9gの補正ウェイトが取り付けられました。工場出荷時のウェイトは取り外されていません。.
具体的な原因を特定するには、次のことが必要です。
- メーカーのバランス調整機のスピンドルマウントの測定システムと幾何学的精度を確認します。;
- Su-29 ギアボックス出力軸のプロペラのラジアル振れを確認します。.
遺言執行者
バイブロメラ主任専門医
VDフェルドマン
よくある質問
フィールドプロペラバランス調整とは何ですか? なぜ重要なのですか?
現場でのプロペラバランス調整は、プロペラを機体に取り付け、運用速度で回転させた状態で行われます。工場で機体外で行う静的バランス調整とは異なり、実際の設置条件、すなわちギアボックスの公差、取り付け形状、そして機体全体の動力学システムを考慮します。Su-29の事例では、現場で必要な補正重量は工場出荷時の重量から130°ずれており、工場でのバランス調整だけでは最適な結果を得るのに十分ではない可能性があることが示されています。.
航空機のプロペラのバランス調整にはどのような機器が必要ですか?
Balanset-1Aバランシングキットには、振動センサー（加速度計）、レーザー位相角センサー（タコメーター）、デジタル信号処理用のUSBインターフェースユニット、そしてバランシングソフトウェアを実行するコンピュータが含まれています。センサーは、磁気スタンドとブラケットを用いてエンジンのギアボックスハウジングに取り付けられます。プロペラブレードの片方に貼られた反射テープが位相の基準となります。.
バランス調整 RPM はどのように選択されますか?
バランス調整のための回転周波数は、航空機の構造要素（エンジンサスペンション、プロペラブレード、シャーシ上の航空機）の固有振動数から最大の離調が得られるようにする必要があります。さらに、選択された回転数は、試験ごとに振幅と位相の安定した振動測定値が得られるものでなければなりません。Yak-52では1150 rpm（60%）、Su-29では1350 rpm（70%）が選択されました。.
バランス調整後、どの程度の振動レベルが許容されますか?
ISO 1940のG級6.3では、残留アンバランスは1500 g·mmを超えてはなりません。実際には、良好な結果を得るには、プロペラ回転周波数における振動が2.5 mm/秒（RMS）未満である必要があります。Su-29では、残留アンバランス1350 g·mmで1.5 mm/秒（RMS）を達成し、ISO許容範囲内でした。.
プロペラのバランス調整により航空機の振動をすべて排除できますか?
いいえ。ピストン航空機の振動スペクトルには、クランクシャフト、ピストングループ、空気圧縮機駆動、そして構造共振による成分が含まれています。Yak-52の解析では、プロペラのアンバランスを完全に除去した場合でも、ほとんどの動作モードで総振動は約1.5倍しか低減しないことが示されました。82%モードと94%モードでは、クランクシャフトの2次高調波がプロペラ成分の3～7倍の振動を占めていました。.
航空機のプロペラはどのくらいの頻度でバランス調整する必要がありますか?
プロペラは、大規模点検時、修理後、損傷後、そして過度の振動が認められる場合は必ずバランス調整を行う必要があります。曲技飛行では、応力負荷が大きいため、より頻繁なバランス調整が必要になる場合があります。Balanset-1Aソフトウェアで利用可能なスペクトル解析を用いた定期的な振動モニタリングは、エンジン状態評価のための診断ツールとしても役立ちます。.
プロペラのバランス調整にはどのBalansetモデルが利用できますか?
バイブロメラはプロペラとローターのバランス調整に適したいくつかのモデルを提供しています。 バランセット-1A （1,975ユーロ）は、この研究で使用されたデュアルチャンネルポータブルシステムである。 Balanset-1A OEM (1,735ユーロ)は、ワークショップやメンテナンス組織向けの統合対応バージョンです。 バランセット-4 （6,803ユーロ）は、複雑な多面バランス調整作業に対応する4チャンネルシステムです。全モデルにスペクトル振動解析機能が搭載されており、振動センサー、レーザータコメーター、磁気式取り付け金具、PCソフトウェアが付属しています。.
Vibromera は、プロペラのバランス調整をサービスとして現場で実行できますか?
はい。Vibromeraは、バランシング装置の製造・販売に加え、回転機械のフィールドバランシングサービスも提供しています。自社でバランシング装置を必要としない組織や、複雑な単発作業の場合は、Vibromeraの専門スタッフが、本レポートでご紹介したBalanset機器を用いて、現場で動的バランシングを実施いたします。サービスに関するお問い合わせは、 お問い合わせページ.
