თვითმფრინავის პროპელერების დაბალანსების შესახებ საველე პირობებში

1. წინასიტყვაობა

ორწელიწად-ნახევრის წინ ჩვენმა საწარმომ დაიწყო "ბალანსეტ-1" მოწყობილობის სერიული წარმოება, რომელიც განკუთვნილია მბრუნავი მექანიზმების საკუთარ საკისრებში დაბალანსებისთვის.

დღეისათვის წარმოებულია 180-ზე მეტი კომპლექტი. ისინი ეფექტურად გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში, მათ შორის ვენტილატორების, საჰაერო გამშვები მექანიზმების, ელექტროძრავების, მანქანების შპინდელების, ტუმბოების, სამსხვრევების, გამყოფების, ცენტრიფუგების, კარდანისა და ამწევი ლილვის შეკრებების და მსგავსი მექანიზმების წარმოებასა და ექსპლუატაციაში.

ბოლო დროს, Vibromera-მ ორგანიზაციებისა და ფიზიკური პირებისგან უამრავი მოთხოვნა მიიღო ჩვენი აღჭურვილობის საველე პირობებში თვითმფრინავებისა და ვერტმფრენების პროპელერების დაბალანსებისთვის გამოყენების შესაძლებლობის შესახებ.

სამწუხაროდ, ჩვენი სპეციალისტები, სხვადასხვა მანქანების დაბალანსების მრავალწლიანი გამოცდილების მიუხედავად, აქამდე არასდროს შეხვედრიან ამ კონკრეტულ პრობლემას. ამიტომ, რჩევები და რეკომენდაციები, რომლებიც შეგვეძლო მიგვეცა ჩვენი მომხმარებლებისთვის, საკმაოდ ზოგადი იყო და ყოველთვის არ აძლევდა მათ საშუალებას ეფექტურად გადაეჭრათ არსებული ამოცანა.

ეს სიტუაცია ამ გაზაფხულზე უკეთესობისკენ შეიცვალა, ვ.დ. ჩვოკოვის აქტიური ჩართულობის წყალობით, რომელმაც ორგანიზება გაუწია და ჩვენთან ერთად მონაწილეობდა იმ Yak-52 და Su-29 თვითმფრინავების პროპელერების დაბალანსებაზე მუშაობაში, რომლებსაც ის მართავს.

ამ სამუშაოების დროს შეძენილი იქნა გარკვეული უნარ-ჩვევები და შემუშავდა ტექნოლოგია თვითმფრინავის პროპელერების დაბალანსებისთვის საველე პირობებში "Balanset-1" მოწყობილობის გამოყენებით, მათ შორის:

• თვითმფრინავზე ვიბრაციისა და ფაზის კუთხის სენსორების დამონტაჟების (მონტაჟის) ადგილმდებარეობისა და მეთოდების განსაზღვრა;
• თვითმფრინავის რამდენიმე სტრუქტურული ელემენტის (ძრავის საკიდარი, პროპელერის პირები) რეზონანსული სიხშირეების განსაზღვრა;
• ძრავის ბრუნვის სიხშირეების (ოპერაციული რეჟიმების) იდენტიფიცირება, რომლებიც უზრუნველყოფენ დაბალანსების დროს მინიმალური მიღწევადი ნარჩენი დისბალანსის უზრუნველყოფას;
• პროპელერის ნარჩენი დისბალანსისთვის ტოლერანტობის დადგენა.

გარდა ამისა, საინტერესო მონაცემები იქნა მიღებული M-14P ძრავებით აღჭურვილი თვითმფრინავების ვიბრაციის დონის შესახებ.

ქვემოთ მოცემულია ამ სამუშაოს შედეგებიდან შედგენილი ანგარიშის მასალები. დაბალანსების შედეგების გარდა, ისინი წარმოადგენენ Yak-52 და Su-29 თვითმფრინავების ვიბრაციული კვლევების მონაცემებს, რომლებიც მიღებულია სახმელეთო და საფრენი ტესტების დროს. ეს მონაცემები შეიძლება საინტერესო იყოს როგორც თვითმფრინავების პილოტებისთვის, ასევე მათი მოვლა-პატრონობით დაკავებული სპეციალისტებისთვის.

2. Yak-52-ის დაბალანსებისა და ვიბრაციის კვლევა

2.1. შესავალი

2014 წლის მაის-ივლისში ჩატარდა სამუშაოები M-14P საავიაციო ძრავით აღჭურვილი Yak-52 თვითმფრინავის ვიბრაციული კვლევისა და მისი ორპირიანი პროპელერის დაბალანსების მიმართულებით.

დაბალანსება ერთ სიბრტყეში განხორციელდა "Balanset-1" ნაკრების, სერიული ნომრის 149 გამოყენებით.

გაზომვის სქემა ნაჩვენებია ნახ. 2.1-ში. დაბალანსების დროს, ვიბრაციის სენსორი (აქსელერომეტრი) 1 დამონტაჟდა ძრავის გადაცემათა კოლოფის წინა საფარზე სპეციალურად შექმნილ ფრჩხილზე მაგნიტური სამაგრის გამოყენებით. ლაზერული ფაზის კუთხის სენსორი 2 ასევე დამონტაჟდა გადაცემათა კოლოფის საფარზე და ორიენტირებული იყო პროპელერის ერთ-ერთ პირზე დატანილი ამრეკლავი ნიშნისკენ.

სენსორებიდან ანალოგური სიგნალები კაბელების საშუალებით გადაეცემოდა "Balanset-1" მოწყობილობის საზომ ერთეულს, სადაც წინასწარი ციფრული დამუშავება ხდებოდა. ეს სიგნალები ციფრული სახით შემდეგ კომპიუტერში შედიოდა, სადაც პროგრამული დამუშავება ხდებოდა და გამოითვლებოდა პროპელერის დისბალანსის კომპენსაციისთვის საჭირო კორექტირების წონის მასა და კუთხე.

ამ სამუშაოს დროს, როგორც სუ-29-ის, ასევე იაკ-52-ის პროპელერების დაბალანსებით მიღებული გამოცდილების გათვალისწინებით, ჩატარდა დამატებითი კვლევების სერია:

• Yak-52-ის ძრავისა და პროპელერის რხევების ბუნებრივი სიხშირეების განსაზღვრა;
• პროპელერის დაბალანსების შემდეგ ფრენის დროს მეორე პილოტის კაბინაში ვიბრაციის სიდიდისა და სპექტრული შემადგენლობის გაზომვა;
• პროპელერის დაბალანსების შემდეგ ვიბრაციის გაზომვა და ძრავის ამორტიზატორების გამკაცრების ძალის რეგულირების შემდეგ.

2.2. ძრავისა და პროპელის რხევების ბუნებრივი სიხშირეები

თვითმფრინავის კორპუსში ამორტიზატორების ზედაპირზე დამონტაჟებული ძრავის რხევების ბუნებრივი სიხშირეები განისაზღვრა A&D (იაპონია) ფირმის AD-3527 სპექტრის ანალიზატორის გამოყენებით დარტყმითი აგზნების გზით.

Yak-52 ძრავის შეჩერების ბუნებრივი რხევების სპექტრში (სურ. 2.2) გამოვლინდა ოთხი ძირითადი სიხშირე: 20 ჰც, 74 ჰც, 94 ჰც, 120 ჰც.

74 ჰც, 94 ჰც და 120 ჰც სიხშირეები, სავარაუდოდ, დაკავშირებულია თვითმფრინავის კორპუსზე ძრავის დამაგრების (საკიდის) მახასიათებლებთან. 20 ჰც სიხშირე, სავარაუდოდ, დაკავშირებულია თვითმფრინავის ბუნებრივ რხევებთან მის სადესანტო მექანიზმზე.

პროპელერის პირების ბუნებრივი სიხშირეები ასევე განისაზღვრა დარტყმითი აგზნების მეთოდის გამოყენებით. გამოვლინდა ოთხი ძირითადი სიხშირე: 36 ჰც, 80 ჰც, 104 ჰც და 134 ჰც.

ძრავის საკიდრისა და პროპელერის პირების რხევების ბუნებრივი სიხშირეების შესახებ მონაცემები მნიშვნელოვანია, პირველ რიგში, ბალანსირების დროს პროპელერის ბრუნვის სიხშირის არჩევისთვის. ამ სიხშირის არჩევის მთავარი პირობაა თვითმფრინავის სტრუქტურული ელემენტების რხევების ბუნებრივი სიხშირეებიდან მაქსიმალური განტვირთვის უზრუნველყოფა, რადგან რეზონანსულ სიხშირეებზე ვიბრაციის გაზომვების სიზუსტე და განმეორებადობა შეიძლება მნიშვნელოვნად შემცირდეს.

გარდა ამისა, ცალკეული კომპონენტების ბუნებრივი სიხშირეების ცოდნა შეიძლება სასარგებლო იყოს ძრავის სხვადასხვა სიჩქარის რეჟიმში ვიბრაციის მკვეთრი ზრდის (რეზონანსული ფენომენების) მიზეზების დასადგენად, რაც შეიძლება წარმოიშვას თვითმფრინავის ექსპლუატაციის დროს.

2.3. დაბალანსების შედეგები

როგორც ზემოთ აღინიშნა, პროპელერის დაბალანსება ერთ სიბრტყეში ხდებოდა, რითაც დინამიურად კომპენსირდებოდა პროპელერის ძალის დისბალანსი.

ორ სიბრტყეში დინამიური დაბალანსება (რაც დამატებით კომპენსაციას გაუწევდა მომენტის დისბალანსს) შეუძლებელი იყო, რადგან Yak-52-ის პროპელერის დიზაინი მხოლოდ ერთ კორექტირების სიბრტყეს იძლევა.

დაბალანსება ხდებოდა 1150 ბრ/წთ ბრუნვის სიხშირით (60%), რომლის დროსაც ცდიდან ცდამდე მიღებულ იქნა ყველაზე სტაბილური ვიბრაციის გაზომვები, როგორც ამპლიტუდაში, ასევე ფაზაში.

გამოყენებული იქნა კლასიკური "ორმაგი" სქემა:

1. პირველი გაშვების დროს განისაზღვრა ვიბრაციის ამპლიტუდა და ფაზა პროპელერის ბრუნვის სიხშირეზე საწყის მდგომარეობაში.
2. მეორე გაშვების დროს განისაზღვრა ვიბრაციის ამპლიტუდა და ფაზა პროპელერზე 7 გ საცდელი მასის დაყენების შემდეგ.
3. ამ მონაცემებზე დაყრდნობით, პროგრამულმა უზრუნველყოფამ გამოთვალა: კორექტირების მასა M = 19.5 გ კუთხით F = 32°.

პროპელერის კონსტრუქციული თავისებურებების გამო, რომლებიც არ იძლეოდა კორექტირების წონის 32°-იანი საჭირო კუთხით დაყენების საშუალებას, დამონტაჟდა ორი ეკვივალენტური წონა:

• M1 = 14 გ F1 = 0° კუთხით
• M2 = 8.3 გ F2 = 60° კუთხით

2.4. ვიბრაცია სხვა სამუშაო რეჟიმებში

ძრავის სხვა მუშაობის რეჟიმებში მიწისზედა ტესტების დროს ვიბრაციის შემოწმების შედეგები წარმოდგენილია ცხრილში 2.1. როგორც ჩანს, დაბალანსებამ დადებითად იმოქმედა Yak-52-ის ვიბრაციაზე ყველა რეჟიმში.

გარდა ამისა, მიწისზედა ტესტების დროს გამოვლინდა ვიბრაციის მნიშვნელოვანი შემცირების აშკარა ტენდენცია პროპელერის ბრუნვის სიხშირის ზრდასთან ერთად. ეს შეიძლება აიხსნას პროპელერის ბრუნვის სიხშირის უფრო დიდი შეცვლით თვითმფრინავის ბუნებრივი რხევის სიხშირიდან შასზე (სავარაუდოდ 20 ჰც), რაც ხდება ბრუნვის უფრო მაღალი სიხშირეების დროს.

2.5. ფრენის დროს ვიბრაცია ამორტიზატორის რეგულირებამდე და მის შემდეგ

პროპელერის დაბალანსების შემდეგ (ნაწილი 2.3) მიწის ვიბრაციის ტესტების გარდა, Yak-52-ის ვიბრაციის გაზომვები ფრენის დროსაც ჩატარდა.

ფრენის დროს ვიბრაცია გაიზომა მეორე პილოტის კაბინაში ვერტიკალური მიმართულებით, პორტატული სპექტრის ანალიზატორის AD-3527 გამოყენებით, რომელიც წარმოებულია A&D (იაპონია)-ს მიერ, სიხშირის დიაპაზონში 5-დან 200 (500) ჰერცამდე. გაზომვები ჩატარდა ძრავის სიჩქარის ხუთ ძირითად რეჟიმში: მაქსიმალური ბრუნვის სიხშირის 60%, 65%, 70%, 82% და 94%.

ამორტიზატორების რეგულირებამდე მიღებული შედეგები წარმოდგენილია ცხრილში 2.2.

როგორც ცხრილი 2.2-დან ჩანს, ვიბრაციის ძირითადი კომპონენტები პროპელერის ბრუნვის სიხშირეზე V ჩნდება._გვ.1, ამწე ღერძის სიხშირე V_c1, ჰაერის კომპრესორის (და/ან სიხშირის სენსორის) წამყვანი V_n, და მათი უმაღლესი ჰარმონიკები.

მაქსიმალური ჯამური ვიბრაცია V_Σ აღმოჩნდა 82% (1580 ბრ/წთ) და 94% (1830 ბრ/წთ) რეჟიმებში. ამ რეჟიმებში დომინანტური კომპონენტი ჩნდება მუხლა ლილვის ბრუნვის სიხშირის V მე-2 ჰარმონიკაზე._c2, რომელიც 4800 ციკლი/წთ-ზე 12.5 მმ/წმ-ს და 5520 ციკლი/წთ-ზე 15.8 მმ/წმ-ს აღწევს.

შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ეს კომპონენტი დაკავშირებულია დგუშის ჯგუფთან (დგუშების ორმაგი მოძრაობის დროს დარტყმითი პროცესები მუხლა ლილვის ერთ ბრუნზე). 82% (პირველი ნომინალური) და 94% (აფრენის) რეჟიმებში მკვეთრი ზრდა, სავარაუდოდ, გამოწვეულია არა დგუშების ჯგუფის დეფექტებით, არამედ ძრავის რეზონანსული რხევებით მის ამორტიზატორებზე. ამ დასკვნას ადასტურებს ბუნებრივი სიხშირის გაზომვები, რომლებმაც გამოავლინეს ძრავის დაკიდების სიხშირეები 74 ჰც-ზე (4440 ციკლი/წთ), 94 ჰც-ზე (5640 ციკლი/წთ) და 120 ჰც-ზე (7200 ციკლი/წთ). აქედან ორი — 74 ჰც და 94 ჰც — ახლოსაა მუხლა ლილვის მეორე ჰარმონიულ სიხშირეებთან პირველ ნომინალურ და აფრენის სამუშაო რეჟიმებში.

V-ზე აღმოჩენილი მნიშვნელოვანი ვიბრაციების გამო_c2, ძრავის ამორტიზატორების დაჭიმვის ძალა შემოწმდა და დარეგულირებული იქნა. შედარებითი შედეგები წარმოდგენილია ცხრილში 2.3.

როგორც ცხრილი 2.3-დან ჩანს, შთამნთქმელის რეგულირებამ თვითმფრინავის ძირითადი ვიბრაციული კომპონენტების მნიშვნელოვანი ცვლილებები არ გამოიწვია.

ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ პროპელერის დისბალანსის კომპონენტი V_გვ.1 82% და 94% რეჟიმებში შესაბამისად 3-7-ჯერ დაბალია, ვიდრე V_c2 ამ რეჟიმებში. სხვა ფრენის რეჟიმებში, V_გვ.1 მერყეობს 2.8-დან 4.4 მმ/წმ-მდე და მისი ცვლილებები რეჟიმებს შორის ძირითადად განისაზღვრება არა ბალანსირების ხარისხით, არამედ თვითმფრინავის სტრუქტურული ელემენტების ბუნებრივი სიხშირეებიდან გადახრის ხარისხით.

2.6. დასკვნები

2.6.1.

Yak-52-ის პროპელერის 1150 ბრ/წთ ბრუნვის სიხშირით (60%) დაბალანსებამ პროპელერის ბრუნვის სიხშირეზე ვიბრაცია 10.2 მმ/წმ-დან 4.2 მმ/წმ-მდე შეამცირა. Yak-52-ისა და Su-29-ის პროპელერების "ბალანსეტ-1" მოწყობილობის გამოყენებით დაბალანსების დროს დაგროვილი გამოცდილების გათვალისწინებით, არსებობს ვიბრაციის დონის კიდევ უფრო მეტად შემცირების მიღწევის რეალური შესაძლებლობა — კერძოდ, დაბალანსების დროს პროპელერის ბრუნვის უფრო მაღალი სიხშირის შერჩევით, რაც საშუალებას მოგვცემს უფრო მეტად გამოვიდეთ გაზომვების დროს გამოვლენილი თვითმფრინავის 20 ჰც-იანი რხევების ბუნებრივი სიხშირიდან (1200 ციკლი/წთ).

2.6.2.

როგორც ფრენის ვიბრაციის ტესტები აჩვენებს (იხ. ცხრილები 2.2 და 2.3), Yak-52 თვითმფრინავის ვიბრაციის სპექტრები, პროპელერის ბრუნვის სიხშირეზე V ვიბრაციის გარდა, შეიცავს_გვ.1, რამდენიმე სხვა მნიშვნელოვანი კომპონენტი — დაკავშირებულია V კლაპშფტ ლილვთან_c1, V_c2, V_c3, ძრავის დგუშის ჯგუფი და ჰაერის კომპრესორის (და/ან სიხშირის სენსორის) წამყვანი V_n.

60%, 65% და 70% სიჩქარის რეჟიმებში, ეს კომპონენტები სიდიდით შედარებადია პროპელერის დისბალანსის კომპონენტ V-თან._გვ.1. შესაბამისად, პროპელერის დისბალანსით გამოწვეული ვიბრაციის სრული აღმოფხვრაც კი საშუალებას მოგვცემს, ამ რეჟიმებში თვითმფრინავის საერთო ვიბრაცია დაახლოებით 1.5-ჯერ შევამციროთ.

2.6.3.

მაქსიმალური ჯამური ვიბრაცია V_Σ Yak-52 თვითმფრინავის სიჩქარე 82% (პროპელერის 1580 ბრ/წთ) და 94% (პროპელერის 1830 ბრ/წთ) სიჩქარის რეჟიმებში აღმოჩნდა. ამ ვიბრაციის დომინანტური კომპონენტი მუხლა ლილვის ბრუნვის სიხშირის V მე-2 ჰარმონიკაზე ვლინდება._c2, შესაბამისად 4800 ციკლი/წთ და 5520 ციკლი/წთ სიხშირეებზე, სადაც ის აღწევს 12.5 მმ/წმ და 15.8 მმ/წმ მნიშვნელობებს.

როგორც ნაჩვენებია 2.5 და 2.2 პუნქტებში, ამ კომპონენტის მკვეთრი ზრდა მითითებულ რეჟიმებში, სავარაუდოდ, გამოწვეულია არა დგუშის ჯგუფის დეფექტებით, არამედ ძრავის რეზონანსული რხევებით მის ამორტიზატორებზე. ტესტების დროს განხორციელებულმა ამორტიზატორის გამკაცრების ძალის რეგულირებამ ვიბრაციის დონის მნიშვნელოვანი ცვლილებები არ გამოიწვია.

ეს სიტუაცია, სავარაუდოდ, შეიძლება ჩაითვალოს დიზაინის უყურადღებობად (კონსტრუქციული პროექტი) თვითმფრინავის დეველოპერების მიერ, რომლებიც დაშვებულია თვითმფრინავის კორპუსში ძრავის დამონტაჟების (საკიდის) სისტემის შერჩევისას.

2.6.4.

პროპელერის დაბალანსების დროს მიღებული მონაცემები და დამატებით ჩატარებული ვიბრაციის ტესტები მიუთითებს, რომ პერიოდული ვიბრაციის მონიტორინგი შეიძლება სასარგებლო იყოს თვითმფრინავის ძრავის ტექნიკური მდგომარეობის დიაგნოსტიკური შეფასებისთვის, მათ შორის დგუშის ჯგუფის, მუხლა ლილვის, ძრავის საკისრების და ჰაერის კომპრესორის ამძრავის მდგომარეობის შეფასებისთვის.

ასეთი სამუშაოს შესრულება შესაძლებელია, მაგალითად, "Balanset-1" მოწყობილობის გამოყენებით (ამჟამად წარმოებულია როგორც ბალანსეტი-1ა), რომლის პროგრამულ უზრუნველყოფაშიც დანერგილია სპექტრული ვიბრაციის ანალიზის ფუნქცია.

3. სუ-29-ის MTV-9-KC/CL 260-27 პროპელერისა და ვიბრაციის კვლევის დაბალანსება

3.1. შესავალი

2014 წლის 15 ივნისს ჩატარდა სამუშაოები სუ-29 აკრობატული თვითმფრინავის M-14P საავიაციო ძრავზე დამონტაჟებული MTV-9-KC/CL 260-27 ტიპის სამფრთიანი პროპელერის დაბალანსებაზე.

მწარმოებლის (MT-Propeller) მიერ მოწოდებული მონაცემების თანახმად, მითითებული პროპელერი წინასწარ იყო სტატიკურად დაბალანსებული, რასაც ადასტურებს პროპელერზე, სიბრტყე 1-ში, წარმოების ქარხანაში დამონტაჟებული მაკორექტირებელი წონის არსებობა.

სუ-29-ის გადაცემათა კოლოფის გამომავალ ლილვზე (ანუ მისი მუდმივი დამონტაჟების ადგილას) უშუალოდ დამონტაჟებული პროპელერის დაბალანსება განხორციელდა "Balanset-1"-ის ვიბრაციული დაბალანსების ნაკრების, სერიული ნომრით 149 გამოყენებით.

გაზომვის სქემა (სურ. 3.1) ზოგადად Yak-52-ისთვის გამოყენებულის მსგავსი იყო. ვიბრაციის სენსორი (აქსელერომეტრი) 1 დამონტაჟდა ძრავის გადაცემათა კოლოფის კორპუსზე სპეციალურად შექმნილ ფრჩხილზე მაგნიტური სამაგრის გამოყენებით. ლაზერული ფაზის კუთხის სენსორი 2 ანალოგიურად დამონტაჟებული იყო გადაცემათა კოლოფის კორპუსზე და ორიენტირებული იყო პროპელერის ერთ-ერთ პირზე დატანილი ამრეკლავი ნიშნისკენ. სენსორებიდან ანალოგური სიგნალები კაბელების საშუალებით გადაეცემოდა "Balanset-1" მოწყობილობის საზომ ერთეულს, სადაც წინასწარი ციფრული დამუშავება ხორციელდებოდა. ამის შემდეგ, ციფრული სახით სიგნალები შედიოდა კომპიუტერში, სადაც პროგრამული დამუშავება ხორციელდებოდა და გამოითვლებოდა პროპელერის დისბალანსის კომპენსაციისთვის საჭირო კორექტირების წონის მასა და კუთხე.

ამ სამუშაოს დაწყებამდე და Yak-52 პროპელერის დაბალანსების გამოცდილების გათვალისწინებით, ჩატარდა დამატებითი კვლევები:

• სუ-29-ის ძრავისა და პროპელერის რხევების ბუნებრივი სიხშირეების განსაზღვრა;
• დაბალანსებამდე, მეორე პილოტის კაბინაში საბაზისო ვიბრაციის სიდიდისა და სპექტრული შემადგენლობის შემოწმება.

3.2. ძრავისა და პროპელის რხევების ბუნებრივი სიხშირეები

AD-3527 ანალიზატორის იგივე დარტყმითი აგზნების მეთოდის გამოყენებით, ძრავის საკიდრის სპექტრში ექვსი ძირითადი სიხშირე იქნა იდენტიფიცირებული (სურ. 3.2): 16 ჰც, 22 ჰც, 37 ჰც, 66 ჰც, 88 ჰც, 120 ჰც.

66 ჰც, 88 ჰც და 120 ჰც სიხშირეები, სავარაუდოდ, პირდაპირ კავშირშია თვითმფრინავის კორპუსში ძრავის დამაგრების (საკიდის) სისტემის თავისებურებებთან. 16 ჰც და 22 ჰც სიხშირეები, სავარაუდოდ, დაკავშირებულია თვითმფრინავის, როგორც მთლიანის, შასზე ბუნებრივ რხევებთან. რაც შეეხება 37 ჰც სიხშირეს, ის, სავარაუდოდ, დაკავშირებულია თვითმფრინავის პროპელერის პირის რხევების ბუნებრივ სიხშირესთან.

ეს უკანასკნელი ვარაუდი დასტურდება პროპელერის პირების რხევების ბუნებრივი სიხშირეების გაზომვების შედეგებით (სურ. 3.3), რომლის სპექტრშიც სამი ძირითადი სიხშირე იქნა გამოვლენილი: 37 ჰც, 100 ჰც და 174 ჰც.

სუ-29-ის ძრავის საკიდრისა და პროპელერის პირების ბუნებრივი სიხშირეების ცოდნას უდიდესი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს. პირველ რიგში, ის საშუალებას იძლევა დაბალანსებისთვის პროპელერის ბრუნვის სიხშირის გამართლებული შერჩევისა, რაც უზრუნველყოფს თვითმფრინავის სტრუქტურული რეზონანსებისგან მაქსიმალურ განტვირთვას. მეორეც, ის უზრუნველყოფს აუცილებელ საფუძველს ძრავის სხვადასხვა მუშაობის რეჟიმში დაფიქსირებული ვიბრაციის მიზეზების სწორი ინტერპრეტაციისა და დიაგნოსტიკისთვის, რაც ნაჩვენები იქნება ამ ანგარიშის შემდგომ ნაწილებში.

3.3. დაბალანსებამდე სალონის ვიბრაცია

დაბალანსების პროცედურის ჩატარებამდე, სუ-29-ის მეორე პილოტის სალონში ჩატარდა ვიბრაციის საბაზისო დონის გაზომვები. ისევე როგორც იაკ-52-ის შემთხვევაში, ვიბრაცია გაიზომა ვერტიკალური მიმართულებით 5-დან 200 ჰც-მდე სიხშირის დიაპაზონში, პორტატული სპექტრის ანალიზატორის AD-3527 გამოყენებით, იაპონური წარმოების A&D-ის მიერ. გაზომვები ჩატარდა ძრავის ოთხ ძირითად სიჩქარის რეჟიმში, რომლებიც შეესაბამება პროპელერის მაქსიმალური ბრუნვის სიხშირის 60%, 65%, 70% და 82%-ს.

ამ გაზომვების შედეგები წარმოდგენილია ცხრილში 3.1.

ვიბრაციის ძირითადი კომპონენტები პროპელერის ბრუნვის სიხშირეზე V ჩნდება._გვ.1, V კრაკფაქტი_c1, კომპრესორის წამყვანი V_n, და მე-2 ამწევი ღერძის ჰარმონიული V_c2 (რაც სამფრთიანი პროპელერის შემთხვევაში შეიძლება ასევე ემთხვეოდეს ფრთის გავლის სიხშირეს V_{გვ. 3}).

60% რეჟიმის სპექტრში ასევე აღმოაჩინეს 6120 ციკლი/წთ სიხშირის ამოუცნობი კომპონენტი, რომელიც შესაძლოა გამოწვეული იყოს დაახლოებით 100 ჰერცის რეზონანსით — პროპელერის პირის ერთ-ერთი ბუნებრივი სიხშირით.

მაქსიმალური ჯამური ვიბრაცია (11.5 მმ/წმ) დაფიქსირდა 70% რეჟიმში. ამ რეჟიმში დომინანტური კომპონენტია V._c2 4020 ციკლი/წთ-ზე, რაც 10.8 მმ/წმ-ს აღწევს. 70%-ზე ეს მკვეთრი ზრდა, სავარაუდოდ, ძრავის საკიდრის რეზონანსული რხევებით არის განპირობებული 67 ჰერცის სიხშირის მახლობლად (4020 ციკლი/წთ).

ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ დგუშის ჯგუფიდან დარტყმითი აგზნების გარდა, ამ სიხშირის რეგიონში ვიბრაციაზე შესაძლოა გავლენა იქონიოს აეროდინამიკურმა ძალებმა პროპელერის პირ-გავლის სიხშირეზე (V)._{გვ. 3}). 65% და 82% რეჟიმებში, V-ის შესამჩნევი ზრდაა_c2 (V_{გვ. 3}ასევე შეინიშნება ) კომპონენტი, რაც ასევე შეიძლება აიხსნას თვითმფრინავის ცალკეული კომპონენტების რეზონანსული რხევებით.

პროპელერის დისბალანსის კომპონენტი V_გვ.1 დაბალანსებამდე რეჟიმების მიხედვით მერყეობდა 2.4-დან 5.7 მმ/წმ-მდე, ზოგადად V-ზე დაბალი._c2 შესაბამის რეჟიმებში. რეჟიმებს შორის მისი ვარიაცია განისაზღვრება არა მხოლოდ დაბალანსების ხარისხით, არამედ თვითმფრინავის სტრუქტურული ელემენტების ბუნებრივი სიხშირეებიდან დეტუნინგის ხარისხითაც.

3.4. დაბალანსების შედეგები

პროპელერის დაბალანსება განხორციელდა ერთ სიბრტყეში 1350 ბრ/წთ ბრუნვის სიხშირით, ორი გაზომვის გამოყენებით (გავლენის კოეფიციენტების კლასიკური მეთოდი). დაბალანსების სრული პროტოკოლი მოცემულია დანართი 1.

დაბალანსების პროცედურა შემდეგი ოპერაციებისგან შედგებოდა:

1. პირველი გაშვების დროს (საწყისი მდგომარეობა) განისაზღვრა პროპელერის ბრუნვის სიხშირეზე ვიბრაციის ამპლიტუდა და ფაზა.
2. მეორე გაშვების დროს განისაზღვრა ვიბრაციის ამპლიტუდა და ფაზა პროპელერზე ცნობილი წონის საცდელი მასის დაყენების შემდეგ.
3. ამ გაზომვის შედეგების საფუძველზე, პროგრამულმა უზრუნველყოფამ გამოთვალა კორექტირების წონის მასა და მონტაჟის კუთხე სიბრტყე 1-ში, რაც აუცილებელია პროპელერის დისბალანსის კომპენსაციისთვის.

ფრენის დროს ბალანსირების ხარისხის შემოწმება არ განხორციელებულა სავარჯიშო ფრენის დროს პროპელერის შემთხვევითი დაზიანების გამო.

მითითებული შეუსაბამობის მიზეზები შეიძლება იყოს შემდეგი:

• წარმოების ქარხანაში ბალანსირების სადგამის საზომი სისტემის შეცდომები (ეს მიზეზი ყველაზე ნაკლებად სავარაუდო ჩანს);
• დამაბალანსებელი მანქანის შპინდელის სამონტაჟო ზედაპირების გეომეტრიული შეცდომები (უზუსტობები) საწარმოო ქარხანაში, რაც იწვევს პროპელერის რადიალურ გადახრას შპინდელზე;
• სუ-29 თვითმფრინავზე გადაცემათა კოლოფის გამომავალი ლილვის სამონტაჟო ზედაპირების გეომეტრიული შეცდომები (უზუსტობები), რაც იწვევს პროპელერის რადიალურ გადახრას გადაცემათა კოლოფის ლილვზე დამონტაჟებისას.

3.5. დასკვნები

3.5.1.

სუ-29 თვითმფრინავის პროპელერის ერთ სიბრტყეში დაბალანსებამ პროპელერის ბრუნვის 1350 ბრ/წთ სიხშირით (70%) შესაძლებელი გახადა პროპელერის ბრუნვის სიხშირის ვიბრაციის შემცირება საწყის მდგომარეობაში 6.7 მმ/წმ-დან დაბალანსების შემდეგ 1.5 მმ/წმ-მდე. ძრავის სხვა სიჩქარის რეჟიმებში პროპელერის დისბალანსთან დაკავშირებული ვიბრაცია ასევე მნიშვნელოვნად შემცირდა და 1–2.5 მმ/წმ-ის ფარგლებში დარჩა.

3.5.2.

საწარმოო ქარხანაში (MT-Propeller) პროპელერის დაბალანსების არადამაკმაყოფილებელი შედეგების მიზეზების გასარკვევად, აუცილებელია Su-29 თვითმფრინავის ძრავის გადაცემათა კოლოფის გამომავალ ლილვზე პროპელერის რადიალური გაშვება შემოწმდეს.

დანართი 1: დაბალანსების პროტოკოლი