Balanceren van vliegtuigpropellers onder veldomstandigheden: een professionele technische benadering
Door hoofdingenieur VD Feldman
BSTU "Voenmech" vernoemd naar DF Ustinov
Faculteit Wapens en Bewapeningssystemen "E"
Afdeling E7 "Mechanica van vervormbare vaste lichamen"
Hoofdingenieur en ontwikkelaar van Balanset-serie instrumenten
Bewerkt door NA Shelkovenko
Geoptimaliseerd door AI
Wanneer een vliegtuigmotor tijdens een vlucht overmatige trillingen ervaart, is dat niet alleen een mechanisch probleem, maar ook een ernstig veiligheidsprobleem dat onmiddellijke aandacht vereist. Ongebalanceerde propellers kunnen leiden tot catastrofale storingen, waardoor zowel de integriteit van het vliegtuig als de veiligheid van de piloot in gevaar komen. Deze uitgebreide analyse presenteert in de praktijk geteste methodologieën voor schroef uitbalanceren met behulp van geavanceerde draagbare apparatuur, gebaseerd op uitgebreide praktische ervaring met verschillende vliegtuigtypen.
1. Achtergrond en motivatie voor veldpropellerbalancering
Tweeënhalf jaar geleden begon ons bedrijf met de serieproductie van het apparaat "Balanset 1", speciaal ontworpen voor balancerende draaimechanismen in hun eigen lagersDeze revolutionaire benadering van veldbalanceringsapparatuur heeft de manier waarop we vliegtuigonderhoud benaderen, veranderd.
Tot op heden zijn er meer dan 180 sets geproduceerd, die effectief worden gebruikt in diverse industrieën, waaronder de productie en bediening van ventilatoren, blowers, elektromotoren, machinespindels, pompen, brekers, separatoren, centrifuges, cardan- en krukassen en andere mechanismen. vliegtuigpropeller balanceren De toepassing ervan is een van de meest cruciale en uitdagende gebleken.
Onlangs heeft ons bedrijf een groot aantal vragen ontvangen van organisaties en individuen over de mogelijkheid om onze apparatuur te gebruiken voor balanceren van vliegtuig- en helikopterpropellers onder veldomstandighedenDeze toenemende belangstelling weerspiegelt de groeiende erkenning van het belang van een goede onderhoud van de propeller op het gebied van luchtvaartveiligheid.
Helaas hadden onze specialisten, met jarenlange ervaring in het balanceren van diverse machines, nog nooit eerder met deze specifieke luchtvaartuitdaging te maken gehad. Daarom waren de adviezen en aanbevelingen die we onze klanten konden geven zeer algemeen en stelden ze hen niet altijd in staat om de complexe problemen die hiermee gepaard gingen, effectief op te lossen. analyse van vliegtuigtrillingen en correctie van de onbalans van de propeller.
Deze situatie begon dit voorjaar te verbeteren. Dit was te danken aan de actieve rol van VD Chvokov, die de werkzaamheden organiseerde en er samen met ons actief aan deelnam. het balanceren van de propellers van Yak-52 en Su-29 vliegtuigen, die hij bestuurt. Zijn praktische luchtvaartervaring, gecombineerd met onze technische expertise, vormde de perfecte basis voor de ontwikkeling van betrouwbare propeller balanceringsprocedures.
2. Uitgebreide analyse van de propellerbalans en trillingen van het Yak-52 aerobatic-vliegtuig
2.1. Inleiding tot geavanceerde trillingsbewaking van vliegtuigen
In mei-juli 2014 is er uitgebreid gewerkt aan de trillingsonderzoek van het Yak-52-vliegtuig uitgerust met de M-14P-vliegtuigmotor, en de balanceren van zijn tweebladige propellerDeze uitgebreide studie vertegenwoordigt een van de meest gedetailleerde analyses van dynamiek van vliegtuigpropellers ooit onder veldomstandigheden uitgevoerd.
De schroef uitbalanceren werd uitgevoerd in één vlak met behulp van de "Balanset 1" balanceerkit, serienummer 149. Deze enkelvlaks balanceeraanpak is speciaal ontworpen voor dynamische balancering toepassingen waarbij de verhouding tussen rotorlengte en -diameter een effectieve correctie via één enkel correctievlak mogelijk maakt.
Het meetschema dat tijdens deze meting wordt gebruikt schroef uitbalanceren wordt getoond in figuur 2.1, die de precieze plaatsing van de sensor illustreert die cruciaal is voor nauwkeurige trillingsanalyse.
Tijdens de propeller balanceringsprocesDe trillingssensor (versnellingsmeter) 1 werd met behulp van een magnetisch montagesysteem op een speciaal ontworpen beugel op de voorklep van de versnellingsbak van de motor gemonteerd. Deze plaatsing garandeert een optimale signaalopname en voldoet tegelijkertijd aan de essentiële veiligheidsprotocollen voor luchtvaartonderhoud.
De laserfasehoeksensor 2 werd ook op het tandwielkastdeksel gemonteerd en gericht op de reflecterende markering op een van de propellerbladen. Deze configuratie maakt een nauwkeurige fasehoekmeting mogelijk, cruciaal voor het bepalen van de exacte locatie van de correctie van de onbalans van de propeller gewichten.
Analoge signalen van de sensoren werden via afgeschermde kabels naar de meeteenheid van het "Balanset 1"-apparaat verzonden. Daar ondergingen ze een geavanceerde digitale voorverwerking om ruis te elimineren en de signaalkwaliteit te verbeteren.
Vervolgens werden deze signalen in digitale vorm naar een computer gestuurd, waar geavanceerde software-algoritmen deze signalen verwerkten en de massa en hoek van het correctiegewicht berekenden dat nodig was om de propeller onbalansDeze computationele aanpak garandeert wiskundige precisie in balancerende berekeningen.
Technische aantekeningen:
- Zk - hoofdtandwiel van de tandwielkast
- Zs - versnellingsbaksatellieten
- Zn - stationair tandwiel van de tandwielkast
2.2. Geavanceerde technieken en technologieën ontwikkeld
Tijdens de uitvoering van dit werk werden bepaalde kritische vaardigheden verworven en een uitgebreide technologie voor het balanceren van vliegtuigpropellers onder veldomstandigheden met behulp van het apparaat "Balanset 1" werd ontwikkeld, waaronder:
- Optimalisatie van sensorinstallatie: Het bepalen van de optimale locaties en methoden voor het installeren (bevestigen) van trillings- en fasehoeksensoren op de vliegtuigstructuur om de signaalkwaliteit te maximaliseren en tegelijkertijd de veiligheidsvoorschriften te waarborgen;
- Resonantiefrequentieanalyse: Het bepalen van de resonantiefrequenties van verschillende structurele elementen van het vliegtuig (motorophanging, propellerbladen) om excitatie tijdens balanceerprocedures te voorkomen;
- Selectie van de bedrijfsmodus: Het identificeren van de rotatiefrequenties van de motor (bedrijfsmodi) die zorgen voor een minimale resterende onbalans tijdens propeller balanceringsoperaties;
- Kwaliteitsnormen: Vaststellen van toleranties voor de restonbalans van de propeller volgens internationale luchtvaartnormen en veiligheidseisen.
Bovendien zijn er waardevolle gegevens over de trillingsniveaus van vliegtuigen Er werden toestellen aangeschaft die waren uitgerust met M-14P-motoren, hetgeen een belangrijke bijdrage leverde aan de kennisbasis voor vliegtuigonderhoud.
Hieronder vindt u de gedetailleerde rapportagematerialen die zijn samengesteld op basis van de resultaten van deze werkzaamheden. Hierin zijn, naast de resultaten van propellerbalancering, uitgebreide gegevens over de trillingsonderzoeken Er worden gegevens verstrekt over de Yak-52 en Su-29 vliegtuigen die zijn verkregen tijdens grond- en vluchtproeven.
Deze gegevens kunnen van groot belang zijn voor zowel vliegtuigpiloten als specialisten die betrokken zijn bij vliegtuigonderhoud, die praktische inzichten biedt voor verbeterde luchtvaartveiligheidsprotocollen.
Bij de uitvoering van deze werkzaamheden wordt rekening gehouden met de ervaring die is opgedaan in het balanceren van de propellers van de Su-29 en Yak-52 vliegtuigen werden een aantal aanvullende uitgebreide studies uitgevoerd, waaronder:
- Natuurlijke frequentieanalyse: Bepaling van de eigenfrequenties van de motor- en propellertrillingen van het Yak-52 vliegtuig;
- Beoordeling van vluchtvibraties: Controle van de omvang en spectrale samenstelling van trillingen in de cabine van de tweede piloot tijdens de vlucht na schroef uitbalanceren;
- Systeemoptimalisatie: Controle van de omvang en spectrale samenstelling van trillingen in de cabine van de tweede piloot tijdens de vlucht na schroef uitbalanceren en het aanpassen van de aanhaalkracht van de motorschokdempers.
2.3. Resultaten van studies naar natuurlijke frequenties van motor- en propellertrillingen
De natuurlijke frequenties van de motortrillingen, gemonteerd op schokdempers in de vliegtuigromp, werden bepaald met behulp van een professionele AD-3527 spectrumanalysator van A&D (Japan) door middel van gecontroleerde impactexcitatie van motortrillingen. Deze methodologie vertegenwoordigt de gouden standaard in analyse van vliegtuigtrillingen.
In het spectrum van natuurlijke oscillaties van de ophanging van de Yak-52-vliegtuigmotor, waarvan een voorbeeld is weergegeven in figuur 2.2, werden vier hoofdfrequenties met hoge precisie geïdentificeerd: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz en 120 Hz. Deze frequenties zijn cruciaal voor het begrijpen van de dynamisch gedrag van vliegtuigen en optimaliseren propeller balanceringsprocedures.
Frequentieanalyse en implicaties:
De frequenties 74 Hz, 94 Hz en 120 Hz houden waarschijnlijk verband met de specifieke kenmerken van het motorbevestigingssysteem (ophanging) aan de vliegtuigromp. Deze frequenties moeten zorgvuldig worden vermeden tijdens het vliegen. propeller balanceringsoperaties om resonantie-excitatie te voorkomen.
De frequentie van 20 Hz heeft hoogstwaarschijnlijk te maken met de natuurlijke trillingen van het volledige vliegtuig op het chassis van het landingsgestel en vertegenwoordigt een fundamentele modus van de gehele vliegtuigstructuur.
Ook de eigenfrequenties van de propellerbladen werden bepaald met behulp van dezelfde rigoureuze impact-excitatiemethode. Hierdoor werd een consistente meetmethode gewaarborgd.
In deze uitgebreide analyse werden vier hoofdfrequenties geïdentificeerd: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz en 134 Hz. Deze frequenties vertegenwoordigen verschillende trillingsmodi van de propellerbladen en zijn essentieel voor optimalisatie van de propellerbalans.
Technische betekenis:
Gegevens over de natuurlijke frequenties van de Yak-52-vliegtuigpropeller en motoroscillaties kunnen bijzonder belangrijk zijn bij het kiezen van de propeller rotatiefrequentie Gebruikt tijdens het balanceren. De belangrijkste voorwaarde voor het selecteren van deze frequentie is het garanderen van een zo groot mogelijke ontstemming ten opzichte van de natuurlijke frequenties van de structurele elementen van het vliegtuig, waardoor resonantieomstandigheden worden vermeden die trillingen zouden kunnen versterken in plaats van verminderen.
Kennis van de eigenfrequenties van afzonderlijke componenten en onderdelen van het vliegtuig kan bovendien zeer nuttig zijn voor het identificeren van de oorzaken van sterke toenames (in geval van resonantie) in bepaalde componenten van het trillingsspectrum bij verschillende motortoerentalstanden, wat voorspellende onderhoudsstrategieën mogelijk maakt.
2.4. Resultaten en prestatieanalyse van de propellerbalancering
Zoals hierboven opgemerkt, de schroef uitbalanceren werd uitgevoerd in één vlak, wat resulteerde in een effectieve dynamische compensatie van de krachtonbalans van de propeller. Deze aanpak is met name geschikt voor propellers waarbij de axiale afmeting relatief klein is in verhouding tot de diameter.
Uitvoeren dynamisch balanceren in twee vlakken, wat theoretisch compensatie van zowel de kracht- als momentonbalans van de propeller mogelijk zou maken, was technisch niet haalbaar, aangezien het ontwerp van de propeller in de Yak-52 slechts de vorming van één toegankelijk correctievlak toelaat. Deze beperking is gebruikelijk bij veel vliegtuigpropellerinstallaties.
De schroef uitbalanceren De meting werd uitgevoerd met een zorgvuldig geselecteerde rotatiefrequentie van 1150 tpm (maximaal 60%), waarmee de meest stabiele trillingsmeetresultaten konden worden verkregen, zowel qua amplitude als fase, van begin tot begin. Deze frequentieselectie was cruciaal voor de herhaalbaarheid en nauwkeurigheid van de meting.
De propeller balanceringsprocedure volgde het industriestandaard "twee-run"-schema, dat wiskundig robuuste resultaten oplevert:
- Eerste meetrun: Tijdens de eerste run werden de amplitude en de fase van de trilling bij de rotatiefrequentie van de propeller in zijn begintoestand met hoge precisie bepaald.
- Proefgewichtloop: Tijdens de tweede run werden de amplitude en de fase van de trilling bij de rotatiefrequentie van de propeller bepaald, nadat een nauwkeurig berekende proefmassa van 7 g op de propeller was aangebracht.
- Berekeningsfase: Op basis van deze uitgebreide gegevens werden met behulp van geavanceerde software-algoritmen de massa M = 19,5 g en de installatiehoek van het correctiegewicht F = 32° berekend.
Uitdaging en oplossing voor de praktische implementatie:
Vanwege de ontwerpkenmerken van de propeller, die het niet mogelijk maken om het correctiegewicht in de theoretisch vereiste hoek van 32° te installeren, werden er strategisch twee equivalente gewichten op de propeller geïnstalleerd om hetzelfde vectorsomeffect te bereiken:
- Gewicht M1 = 14 g onder hoek F1 = 0° (referentiepositie)
- Gewicht M2 = 8,3 g onder hoek F2 = 60° (offsetpositie)
Deze aanpak met twee gewichten toont de flexibiliteit die in de praktijk nodig is vliegtuigpropeller balanceren operaties, waarbij theoretische oplossingen moeten worden aangepast aan de beperkingen in de echte wereld.
Behaalde kwantitatieve resultaten:
Na het installeren van de voorgeschreven correctiegewichten op de propeller, werd de trilling gemeten bij een rotatiefrequentie van 1150 tpm en geassocieerd met de propeller onbalans dramatisch gedaald van 10,2 mm/s in de begintoestand om 4,2 mm/s na het balanceren - wat een 59% verbetering in trillingsreductie.
In termen van de werkelijke onbalanskwantificering nam de onbalans van de propeller af van 2340 g*mm naar 963 g*mm, wat de effectiviteit van de veldbalanceringsprocedure.
2.5. Uitgebreide trillingsbeoordeling bij meerdere bedrijfsfrequenties
De resultaten van de trillingsmetingen van het Yak-52-vliegtuig, uitgevoerd bij andere motorbedrijfsmodi, verkregen tijdens uitgebreide grondtesten, worden gepresenteerd in tabel 2.1. Deze multifrequentieanalyse biedt cruciale inzichten in de effectiviteit van schroef uitbalanceren over het gehele operationele gebied.
Zoals duidelijk uit de tabel blijkt, schroef uitbalanceren uitgevoerd, hadden een positief effect op de trillingskarakteristieken van het Yak-52-vliegtuig in al zijn bedrijfsmodi, wat de robuustheid van de balanceringsoplossing aantoonde.
Tabel 2.1. Trillingsresultaten in alle bedrijfsmodi
| № | Motorvermogeninstelling (%) | Rotatiefrequentie van de propeller (rpm) | RMS-trillingssnelheid (mm/sec) | Verbeteringsbeoordeling |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 60 | 1153 | 4.2 | Uitstekend |
| 2 | 65 | 1257 | 2.6 | Uitstekend |
| 3 | 70 | 1345 | 2.1 | Uitstekend |
| 4 | 82 | 1572 | 1.25 | Uitzonderlijk |
2.6. Analyse van trillingen tijdens de vlucht voor en na het afstellen van de schokdemper
Bovendien werd tijdens uitgebreide grondtesten een aanzienlijke vermindering van trillingen van vliegtuigen werd vastgesteld met een toename van de rotatiefrequentie van de propeller. Dit fenomeen biedt waardevolle inzichten in de relatie tussen bedrijfsparameters en trillingskarakteristieken van vliegtuigen.
Deze trillingsreductie kan worden verklaard door een grotere mate van ontstemming van de rotatiefrequentie van de propeller ten opzichte van de natuurlijke oscillatiefrequentie van het vliegtuig op het chassis (vermoedelijk 20 Hz), die optreedt wanneer de rotatiefrequentie van de propeller toeneemt. Dit toont het belang aan van begrip dynamisch gedrag van vliegtuigen voor een optimale werking.
Naast de uitgebreide trillingstesten die na de schroef uitbalanceren Op de grond (zie paragraaf 2.4) werden gedetailleerde trillingsmetingen van het Yak-52 vliegtuig tijdens de vlucht uitgevoerd met behulp van geavanceerde instrumentatie.
Vluchtproefmethodologie: De trillingen tijdens de vlucht werden in de cabine van de tweede piloot in verticale richting gemeten met behulp van een draagbare trillingsspectrumanalysator (model AD-3527) van A&D (Japan) in het frequentiebereik van 5 tot 200 (500) Hz. Dit uitgebreide frequentiebereik zorgt ervoor dat alle significante trillingscomponenten worden geregistreerd.
Metingen werden systematisch uitgevoerd bij vijf belangrijke motortoerentalmodi, respectievelijk gelijk aan de maximale rotatiefrequentie van 60%, 65%, 70% en 82%, waardoor een volledige operationele spectrumanalyse ontstond.
De meetresultaten, uitgevoerd vóór het afstellen van de schokdempers, worden weergegeven in de onderstaande uitgebreide tabel 2.2.
Tabel 2.2. Gedetailleerde analyse van trillingsspectrumcomponenten
| Modus | Vermogen (%) | toerental | Vв1 (Hz) | Amp Vв1 | Vн (Hz) | Amp Vн | Vк1 (Hz) | Amp Vк1 | Vв2 (Hz) | Amp Vв2 | Vк2 (Hz) | Amp Vк2 | Totaal 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 |
Als voorbeelden van de gedetailleerde spectrale analyse tonen figuur 2.3 en 2.4 de werkelijke spectrumgrafieken die werden verkregen bij het meten van de trillingen in de cabine van het Yak-52-vliegtuig in de modi 60% en 94%, en die werden gebruikt voor uitgebreide gegevensverzameling in tabel 2.2.
Uitgebreide spectrumanalyse:
Zoals blijkt uit tabel 2.2, verschijnen de belangrijkste componenten van de trillingen die in de cabine van de tweede piloot zijn gemeten bij de rotatiefrequenties van de propeller Vв1 (geel gemarkeerd), de krukas van de motor Vк1 (blauw gemarkeerd) en de aandrijving van de luchtcompressor (en/of frequentiesensor) Vн (groen gemarkeerd), evenals bij hun hogere harmonischen Vв2, Vв4, Vв5en Vк2, Vк3.
De maximale totale trilling V∑ werd aangetroffen bij de snelheidsmodi 82% (1580 rpm van de propeller) en 94% (1830 rpm), wat wijst op specifieke resonantieomstandigheden bij deze kritieke bedrijfspunten.
De hoofdcomponent van deze trilling treedt op bij de 2e harmonische van de rotatiefrequentie van de krukas van de motor Vк2 en bereikt respectievelijk significante waarden van 12,5 mm/sec bij een frequentie van 4800 cycli/min en 15,8 mm/sec bij een frequentie van 5520 cycli/min.
Technische analyse en identificatie van de grondoorzaak:
Er kan redelijkerwijs worden aangenomen dat deze aanzienlijke trillingscomponent verband houdt met de werking van de zuigergroep van de motor (impactprocessen die optreden tijdens de dubbele beweging van de zuigers per krukasomwenteling) en die de fundamentele dynamiek van de motor vertegenwoordigen.
De sterke toename van dit onderdeel in de modi 82% (eerste nominale) en 94% (opstijgen) wordt hoogstwaarschijnlijk niet veroorzaakt door mechanische defecten in de zuigergroep, maar door resonantietrillingen van de motor die op schokdempers in de vliegtuigromp is gemonteerd.
Deze conclusie wordt sterk ondersteund door de eerder besproken experimentele resultaten van het controleren van de eigenfrequenties van de motorophangingstrillingen, in het spectrum waarvan er 74 Hz (4440 cycli/min), 94 Hz (5640 cycli/min) en 120 Hz (7200 cycli/min) zijn.
Twee van deze natuurlijke frequenties, 74 Hz en 94 Hz, liggen opmerkelijk dicht bij de tweede harmonische frequenties van de krukasrotatie, die optreden bij de eerste nominale en acceleratiemodus van de motor, waardoor klassieke resonantieomstandigheden ontstaan.
Vanwege de sterke trillingen in de 2e krukas-harmonische, die werden vastgesteld tijdens uitgebreide trillingstesten in de eerste nominale en acceleratiemodus van de motor, werd een systematische controle en afstelling van de aanhaalkracht van de schokdempers van de motorophanging uitgevoerd.
De vergelijkende testresultaten voor en na het afstellen van de schokdempers voor de rotatiefrequentie van de propeller (Vв1) en de 2e harmonische van de rotatiefrequentie van de krukas (Vк2) worden weergegeven in tabel 2.3.
Tabel 2.3. Impactanalyse van de schokdemperaanpassing
| Modus | Vermogen (%) | RPM (voor/na) | Vв1 Voor | Vв1 Na | Vк2 Voor | Vк2 Na | Verbetering |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 60 | 1155 / 1140 | 4.4 | 3.3 | 3.6 | 3.0 | Gematigd |
| 2 | 65 | 1244 / 1260 | 3.5 | 3.5 | 4.1 | 4.3 | Minimaal |
| 3 | 70 | 1342 / 1350 | 2.8 | 3.3 | 2.9 | 1.2 | Significant |
| 4 | 82 | 1580 / 1590 | 4.7 | 4.2 | 12.5 | 16.7 | Verslechterd |
| 5 | 94 | 1830 / 1860 | 2.2 | 2.7 | 15.8 | 15.2 | Licht |
Zoals blijkt uit tabel 2.3 heeft de aanpassing van de schokdempers niet geleid tot significante verbeteringen in de belangrijkste trillingscomponenten van het vliegtuig en in sommige gevallen zelfs tot een lichte verslechtering.
Analyse van de effectiviteit van het balanceren van propellers:
Er moet ook worden opgemerkt dat de amplitude van de spectrale component die verband houdt met de propeller onbalans Vв1, gedetecteerd in de modi 82% en 94% (zie tabellen 2.2 en 2.3), is respectievelijk 3-7 keer lager dan de amplitudes van Vк2, aanwezig in deze modi. Dit toont aan dat de schroef uitbalanceren was zeer effectief bij het aanpakken van de primaire bron van trillingen van de propeller.
In andere vluchtmodi is de component Vв1 varieert van 2,8 tot 4,4 mm/sec, wat acceptabele niveaus zijn voor normale vliegtuigoperaties.
Bovendien worden de veranderingen bij het overschakelen van de ene modus naar de andere, zoals blijkt uit de tabellen 2.2 en 2.3, niet bepaald door de kwaliteit van de schroef uitbalanceren, maar door de mate van ontstemming van de rotatiefrequentie van de propeller ten opzichte van de natuurlijke frequenties van verschillende structurele elementen van het vliegtuig.
2.7. Professionele conclusies en technische aanbevelingen
2.6.1. Effectiviteit van de propellerbalancering
De balanceren van de Yak-52 vliegtuigpropeller, uitgevoerd bij een propellerrotatiefrequentie van 1150 rpm (60%), werd met succes een aanzienlijke vermindering van de propellertrillingen bereikt van 10,2 mm/sec naar 4,2 mm/sec, wat een aanzienlijke verbetering van de operationele soepelheid van het vliegtuig vertegenwoordigt.
Gezien de uitgebreide ervaring die is opgedaan tijdens de balanceren van Yak-52 en Su-29 vliegtuigpropellers Met behulp van het professionele "Balanset-1"-apparaat kan met zekerheid worden aangenomen dat er een realistische mogelijkheid is om het trillingsniveau van de Yak-52-vliegtuigpropeller nog verder te verlagen.
Deze extra verbetering kan met name worden bereikt door een andere (hogere) rotatiefrequentie van de propeller te kiezen tijdens de balanceringsprocedure. Hierdoor ontstaat een grotere afstemming ten opzichte van de eigen oscillatiefrequentie van het vliegtuig van 20 Hz (1200 cycli/minuut), die tijdens de uitgebreide tests nauwkeurig werd vastgesteld.
2.6.2. Analyse van trillingen met meerdere bronnen
Uit de resultaten van uitgebreide trillingstesten van het Yak-52-vliegtuig tijdens de vlucht blijkt dat de trillingsspectra (naast het eerder genoemde onderdeel dat optreedt bij de rotatiefrequentie van de propeller) verschillende andere belangrijke onderdelen bevatten die verband houden met de werking van de krukas, de zuigergroep van de motor en de aandrijving van de luchtcompressor (en/of de frequentiesensor).
De omvang van deze trillingen in de modi 60%, 65% en 70% is vergelijkbaar met de omvang van de trillingen die gepaard gaan met de propeller onbalans, wat aangeeft dat meerdere trillingsbronnen bijdragen aan de algehele trillingssignatuur van het vliegtuig.
Uit een gedetailleerde analyse van deze trillingen blijkt dat zelfs de volledige eliminatie van trillingen uit de propeller onbalans zal de totale trillingen van het vliegtuig in deze modi met niet meer dan 1,5 keer verminderen, wat het belang van een holistische benadering van beheer van vliegtuigtrillingen.
2.6.3. Identificatie van kritieke bedrijfsmodi
De maximale totale trilling V∑ van het Yak-52-vliegtuig werden aangetroffen bij de snelheidsmodi 82% (1580 tpm van de propeller) en 94% (1830 tpm van de propeller). Dit zijn kritieke bedrijfsomstandigheden die speciale aandacht vereisen.
De hoofdcomponent van deze trilling treedt op bij de 2e harmonische van de rotatiefrequentie van de krukas van de motor Vк2 (bij frequenties van 4800 cycli/min of 5520 cycli/min), waarbij respectievelijk waarden van 12,5 mm/sec en 15,8 mm/sec worden bereikt.
Er kan redelijkerwijs worden geconcludeerd dat dit onderdeel verband houdt met de fundamentele werking van de zuigergroep van de motor (impactprocessen die optreden tijdens de dubbele beweging van de zuigers per krukasomwenteling).
De sterke toename van dit onderdeel in de modi 82% (eerste nominaal) en 94% (opstijgen) wordt hoogstwaarschijnlijk niet veroorzaakt door mechanische defecten in de zuigergroep, maar door resonantietrillingen van de motor die op schokdempers in de vliegtuigromp is gemonteerd.
De systematische afstelling van de schokdempers tijdens de tests leidde niet tot significante verbeteringen in de trillingskarakteristieken.
Deze situatie kan vermoedelijk worden beschouwd als een ontwerpoverweging door de vliegtuigontwikkelaars bij het kiezen van het motorbevestigingssysteem (ophanging) in de vliegtuigromp, wat duidt op mogelijke gebieden voor optimalisatie van toekomstig vliegtuigontwerp.
2.6.4. Aanbevelingen voor diagnostische monitoring
De uitgebreide gegevens die tijdens de schroef uitbalanceren en aanvullende trillingsproeven (zie vluchtproefresultaten in paragraaf 2.6) maken het mogelijk om te concluderen dat periodieke trillingsbewaking kan zeer nuttig zijn voor de diagnostische beoordeling van de technische staat van de vliegtuigmotor.
Dergelijke diagnostische werkzaamheden kunnen effectief worden uitgevoerd met bijvoorbeeld het professionele apparaat "Balanset-1". De geavanceerde software bevat geavanceerde functies voor spectrale trillingsanalyse, waardoor voorspellende onderhoudsstrategieën mogelijk zijn.
3. Uitgebreide resultaten van het balanceren van de MTV-9-KC/CL 260-27 propeller en trillingsonderzoek van het Su-29 aerobatic vliegtuig
3.1. Inleiding tot het balanceren van driebladige propellers
Op 15 juni 2014 is de uitgebreide balanceren van de driebladige MTV-9-KC/CL 260-27 propeller van de M-14P vliegtuigmotor van het Su-29 acrobatische vliegtuig werd uitgevoerd met behulp van geavanceerde veldbalanceringstechnieken.
Volgens de fabrikant was de propeller in de fabriek voorlopig statisch gebalanceerd, zoals blijkt uit de aanwezigheid van een correctiegewicht in vliegtuig 1, geïnstalleerd in de fabriek. Zoals onze analyse later echter zou uitwijzen, fabrieksbalancering blijkt vaak onvoldoende voor optimale prestaties in het veld.
De balanceren van de propeller, direct geïnstalleerd op het Su-29-vliegtuig, werd uitgevoerd met behulp van de professionele "Balanset-1" trillingsbalanceringsset, serienummer 149, wat de effectiviteit van veldbalanceringsapparatuur voor luchtvaarttoepassingen.
Het meetschema dat tijdens de schroef uitbalanceren De procedure wordt weergegeven in figuur 3.1, waarin de vereiste precisie wordt geïllustreerd balanceren van driebladige propellers.
Tijdens de propeller balanceringsprocesDe trillingssensor (versnellingsmeter) 1 werd met behulp van een magnetisch montagesysteem op een speciaal ontworpen beugel op de behuizing van de versnellingsbak van de motor gemonteerd, waardoor een optimale signaalopname voor analyse van vliegtuigtrillingen.
De laserfasehoeksensor 2 werd ook op de behuizing van de versnellingsbak gemonteerd en gericht op het reflecterende merkteken dat op een van de propellerbladen was aangebracht, waardoor een nauwkeurige fasehoekmeting mogelijk werd die essentieel is voor een nauwkeurige correctie van de onbalans van de propeller.
Analoge signalen van de sensoren werden via afgeschermde kabels naar de meeteenheid van het "Balanset-1"-apparaat verzonden. Daar ondergingen ze een geavanceerde digitale voorverwerking om de signaalkwaliteit en -nauwkeurigheid te garanderen.
Vervolgens werden deze signalen in digitale vorm naar een computer gestuurd, waar geavanceerde softwareverwerking van deze signalen werd uitgevoerd en de massa en hoek van het correctiegewicht werden bepaald die nodig waren om de propeller onbalans werden met wiskundige precisie berekend.
Technische specificaties versnellingsbak:
- Zk - hoofdtandwiel van de versnellingsbak met 75 tanden
- Zc - versnellingsbaksatellieten in een hoeveelheid van 6 stuks met elk 18 tanden
- Zn - stationair tandwiel van de tandwielkast met 39 tanden
Voordat u met dit uitgebreide werk begint, moet u rekening houden met de waardevolle ervaring die is opgedaan met het balanceren van de Yak-52 vliegtuigpropellerwerden een aantal aanvullende kritische studies uitgevoerd, waaronder:
- Natuurlijke frequentieanalyse: Het bepalen van de natuurlijke frequenties van de Su-29-vliegtuigmotor en propelleroscillaties om de balanceringsparameters te optimaliseren;
- Basisbeoordeling trillingen: Controleren van de omvang en spectrale samenstelling van de initiële trillingen in de cabine van de tweede piloot voordat er wordt gebalanceerd om de basiscondities vast te stellen.
3.2. Resultaten van studies naar natuurlijke frequenties van motor- en propellertrillingen
De natuurlijke frequenties van de motoroscillaties, gemonteerd op schokdempers in de romp van het vliegtuig, werden bepaald met behulp van de professionele AD-3527 spectrumanalysator van A&D (Japan) door middel van gecontroleerde impactexcitatie van motoroscillaties, waardoor nauwkeurige analyse van vliegtuigtrillingen.
In het spectrum van de natuurlijke trillingen van de motorophanging (zie figuur 3.2) werden met hoge precisie zes hoofdfrequenties geïdentificeerd: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz en 120 Hz. Deze uitgebreide frequentieanalyse is cruciaal voor de optimalisatie. propeller balanceringsprocedures.
Frequentieanalyse en technische interpretatie:
Van deze geïdentificeerde frequenties wordt aangenomen dat de frequenties 66 Hz, 88 Hz en 120 Hz direct verband houden met de specifieke kenmerken van het motorbevestigingssysteem (ophanging) aan de vliegtuigromp, en structurele resonanties vertegenwoordigen die moeten worden vermeden tijdens propeller balanceringsoperaties.
De frequenties 16 Hz en 22 Hz houden hoogstwaarschijnlijk verband met de natuurlijke oscillaties van het volledige vliegtuig op het chassis en vertegenwoordigen fundamentele structurele modi van het vliegtuig.
De frequentie van 37 Hz houdt waarschijnlijk verband met de eigenfrequentie van de oscillaties van de propellerbladen van het vliegtuig en vertegenwoordigt een kritisch dynamisch kenmerk van de propeller.
Deze veronderstelling wordt bevestigd door de resultaten van de controle van de eigenfrequenties van de propellertrillingen, eveneens verkregen via de rigoureuze impact-excitatiemethode.
In het spectrum van de natuurlijke trillingen van het propellerblad (zie figuur 3.3) werden drie hoofdfrequenties geïdentificeerd: 37 Hz, 100 Hz en 174 Hz, wat de correlatie tussen de natuurlijke frequenties van de propeller en de motor bevestigt.
Technische betekenis voor het balanceren van propellers:
Gegevens over de natuurlijke frequenties van de propellerbladen en motoroscillaties van het Su-29-vliegtuig kunnen bijzonder belangrijk zijn bij de keuze van de propeller rotatiefrequentie Gebruikt tijdens het balanceren. De belangrijkste voorwaarde voor het selecteren van deze frequentie is het garanderen van een maximale ontstemming ten opzichte van de natuurlijke frequenties van de structurele elementen van het vliegtuig.
Kennis van de eigenfrequenties van afzonderlijke componenten en onderdelen van het vliegtuig kan bovendien zeer nuttig zijn voor het identificeren van de oorzaken van sterke toenames (in geval van resonantie) in bepaalde componenten van het trillingsspectrum bij verschillende motortoerentalstanden, wat voorspellende onderhoudsstrategieën mogelijk maakt.
3.3. Controle van trillingen in de cabine van de tweede piloot van het Su-29-vliegtuig op de grond vóór het balanceren
De initiële trillingskarakteristieken van het Su-29-vliegtuig, zoals eerder geïdentificeerd schroef uitbalancerenwerden gemeten in de cabine van de tweede piloot in verticale richting met behulp van een draagbare trillingsspectrumanalysator model AD-3527 van A&D (Japan) in het frequentiebereik van 5 tot 200 Hz.
Er werden systematisch metingen verricht bij vier belangrijke motortoerentalmodi, respectievelijk gelijk aan de maximale rotatiefrequentie van 60%, 65%, 70% en 82%, waardoor uitgebreide basisgegevens werden verkregen voor analyse van vliegtuigtrillingen.
De uitgebreide verkregen resultaten worden weergegeven in Tabel 3.1.
Tabel 3.1. Basistrillingsanalyse vóór het balanceren van de propeller
| Modus | Vermogen (%) | toerental | Vв1 (mm/sec) | Vн (mm/sec) | Vк1 (mm/sec) | Vв3 (mm/sec) | Vк2 (mm/sec) | Totaal V∑ (mm/sec) | Onderzoek |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 60 | 1150 | 5.4 | 2.6 | 2.0 | - | - | 8.0 | Gematigd |
| 2 | 65 | 1240 | 5.7 | 2.4 | 3.2 | - | - | 10.6 | Verhoogd |
| 3 | 70 | 1320 | 5.2 | 3.0 | 2.5 | - | - | 11.5 | Hoog |
| 4 | 82 | 1580 | 3.2 | 1.5 | 3.0 | - | 8.5 | 9.7 | Verhoogd |
Zoals blijkt uit tabel 3.1, verschijnen de belangrijkste componenten van de trilling bij de rotatiefrequenties van de propeller Vв1de krukas van de motor Vк1en de aandrijving van de luchtcompressor (en/of frequentiesensor) Vнevenals bij de 2e harmonische van de krukas Vк2 en mogelijk de 3e harmonische (blad) van de propeller Vв3die qua frequentie dicht bij de tweede harmonische van de krukas ligt.
Gedetailleerde analyse van trillingscomponenten:
Bovendien werd in het trillingsspectrum in de snelheidsmodus van de 60% een niet-geïdentificeerde component met het berekende spectrum aangetroffen met een frequentie van 6120 cycli/minuut, wat mogelijk veroorzaakt wordt door resonantie bij een frequentie van ongeveer 100 Hz van een van de structurele elementen van het vliegtuig. Een dergelijk element zou de propeller kunnen zijn, waarvan een van de natuurlijke frequenties 100 Hz is, wat de complexe aard van de trillingen aantoont. trillingssignaturen van vliegtuigen.
De maximale totale trilling van het vliegtuig V∑met een snelheid van 11,5 mm/sec werd vastgesteld in de snelheidsmodus van de 70%. Dit wijst op een kritieke bedrijfsconditie die aandacht vereist.
De hoofdcomponent van de totale trilling in deze modus treedt op bij de 2e harmonische (4020 cycli/min) van de rotatiefrequentie van de krukas van de motor Vк2 en is gelijk aan 10,8 mm/sec, wat staat voor een significante trillingsbron.
Grondoorzaakanalyse:
Er kan redelijkerwijs worden aangenomen dat dit onderdeel verband houdt met de fundamentele werking van de zuigergroep van de motor (impactprocessen die optreden tijdens de dubbele beweging van de zuigers per krukasomwenteling).
De sterke toename van dit onderdeel in de 70%-modus wordt waarschijnlijk veroorzaakt door resonante trillingen van een van de structurele elementen van het vliegtuig (de motorophanging in de vliegtuigromp) met een frequentie van 67 Hz (4020 cycli/min).
Er dient te worden opgemerkt dat naast de impactverstoringen die verband houden met de werking van de zuigergroep, de grootte van de trillingen in dit frequentiegebied kan worden beïnvloed door de aerodynamische kracht die zich manifesteert bij de bladfrequentie van de propeller (Vв3).
Bij de snelheden 65% en 82% is een duidelijke toename van de component Vк2 (Vв3) wordt ook waargenomen, wat ook verklaard kan worden door de resonante trillingen van individuele vliegtuigonderdelen.
De amplitude van de spectrale component die geassocieerd is met de propeller onbalans Vв1die werd vastgesteld bij de belangrijkste toerentalstanden vóór het balanceren, varieerde van 2,4 tot 5,7 mm/sec, wat over het algemeen lager is dan de waarde van Vк2 bij de overeenkomstige modi.
Bovendien worden de veranderingen bij het overschakelen van de ene modus naar de andere, zoals blijkt uit Tabel 3.1, niet alleen bepaald door de kwaliteit van het balanceren, maar ook door de mate waarin de rotatiefrequentie van de propeller afwijkt van de natuurlijke frequenties van de structurele elementen van het vliegtuig.
3.4. Resultaten en prestatieanalyse van de propellerbalancering
De schroef uitbalanceren werd uitgevoerd in één vlak met een zorgvuldig geselecteerde rotatiefrequentie. Als resultaat van deze balancering werd de dynamische krachtonbalans van de propeller effectief gecompenseerd, wat de effectiviteit van enkelvlaks balancering voor deze driebladspropellerconfiguratie.
Het gedetailleerde balanceringsprotocol is hieronder opgenomen in Bijlage 1. Hierin is de volledige procedure gedocumenteerd voor kwaliteitsborging en toekomstige referentie.
De schroef uitbalanceren werd uitgevoerd bij een rotatiefrequentie van de propeller van 1350 rpm en omvatte twee nauwkeurige meetruns volgens industriestandaardprocedures.
Systematische balanceringsprocedure:
- Initiële toestandsmeting: Tijdens de eerste run werden de amplitude en fase van de trilling bij de rotatiefrequentie van de propeller in de begintoestand met hoge precisie bepaald.
- Proefgewichtmeting: Tijdens de tweede run werden de amplitude en fase van de trilling bij de rotatiefrequentie van de propeller bepaald na het installeren van een proefmassa van bekend gewicht op de propeller.
- Berekening en uitvoering: Op basis van de resultaten van de metingen werden met behulp van geavanceerde computeralgoritmen de massa en de installatiehoek van het correctiegewicht in vlak 1 bepaald.
Uitstekende balanceringsresultaten behaald:
Nadat de berekende waarde van het correctiegewicht op de propeller was geïnstalleerd, die 40,9 g bedroeg, daalden de trillingen bij deze snelheidsmodus dramatisch van 6,7 mm/s in de begintoestand om 1,5 mm/s na het balanceren - wat een opmerkelijke 78% verbetering in trillingsreductie.
Het trillingsniveau dat verband houdt met de propeller onbalans bij andere snelheidsmodi nam de snelheid ook aanzienlijk af en bleef binnen het acceptabele bereik van 1 tot 2,5 mm/sec na het balanceren, hetgeen de robuustheid van de balanceeroplossing over het gehele operationele bereik aantoont.
Helaas kon de invloed van de balanceerkwaliteit op het trillingsniveau van het vliegtuig tijdens de vlucht niet worden geverifieerd vanwege de accidentele schade aan deze propeller tijdens een van de trainingsvluchten. Dit onderstreept hoe belangrijk het is om direct na de balanceerprocedures uitgebreide tests uit te voeren.
Belangrijke verschillen met fabrieksbalancering:
Opgemerkt dient te worden dat het resultaat dat tijdens deze veldpropeller balanceren verschilt aanzienlijk van het resultaat van de fabrieksbalancering, wat het belang van het balanceren van schroeven in hun werkelijke bedrijfsconfiguratie benadrukt.
In het bijzonder:
- Trillingsreductie: De trilling op de rotatiefrequentie van de propeller na het balanceren op de permanente installatielocatie (op de uitgaande as van de versnellingsbak van het Su-29 vliegtuig) werd met meer dan 4 keer verminderd;
- Gewichtspositiecorrectie: Het correctiegewicht dat tijdens de veldbalanceringsproces was ongeveer 130 graden verschoven ten opzichte van het gewicht dat in de fabriek was geïnstalleerd, wat wijst op aanzienlijke verschillen tussen de balanceringsvereisten in de fabriek en in het veld.
Mogelijke grondoorzaken:
Mogelijke redenen voor deze aanzienlijke discrepantie kunnen zijn:
- Productietoleranties: Meetsysteemfouten van de balansstandaard van de fabrikant (onwaarschijnlijk, maar mogelijk);
- Problemen met fabrieksapparatuur: Geometrische fouten van de montageposities van de spilkoppeling van de balanceermachine van de fabrikant, waardoor er radiale afwijking van de propeller ontstaat bij montage op de spil;
- Factoren bij vliegtuiginstallatie: Geometrische fouten van de montagelocaties van de uitgaande askoppeling van de vliegtuigversnellingsbak, die leiden tot radiale uitloop van de propeller wanneer deze op de as van de versnellingsbak is geïnstalleerd.
3.5. Professionele conclusies en technische aanbevelingen
3.5.1. Uitzonderlijke balancerende prestaties
De balanceren van de Su-29 vliegtuigpropeller, uitgevoerd in één vliegtuig bij een propellerrotatiefrequentie van 1350 tpm (70%), heeft met succes een opmerkelijke reductie van de propellervibratie bereikt van 6,7 mm/sec naar 1,5 mm/sec, wat de uitzonderlijke effectiviteit van veldpropeller balanceren technieken.
Het trillingsniveau dat verband houdt met de propeller onbalans bij andere snelheidsmodi nam de snelheid eveneens aanzienlijk af en bleef binnen het zeer acceptabele bereik van 1 tot 2,5 mm/sec. Dit bevestigt de robuustheid van de balanceringsoplossing over het volledige operationele spectrum.
3.5.2. Aanbevelingen voor kwaliteitsborging
Om de mogelijke redenen voor de onbevredigende balanceerresultaten die in de fabriek zijn uitgevoerd te verduidelijken, wordt ten zeerste aanbevolen de radiale slingering van de propeller op de uitgaande as van de versnellingsbak van de vliegtuigmotor te controleren, aangezien dit een kritische factor is bij het bereiken van een optimale balans. resultaten van propellerbalancering.
Dit onderzoek zou waardevolle inzichten kunnen opleveren in de verschillen tussen fabrieks- en veldbalancering vereisten, wat mogelijk leidt tot verbeterde productieprocessen en kwaliteitscontroleprocedures.
Bijlage 1: Professioneel Balanceringsprotocol
UITGEBREID BALANCERINGSPROTOCOL
MTV-9-K-C/CL 260-27 propeller van het Su-29 stuntvliegtuig
1. Klant: VD Chvokov
2. Plaats van installatie van de propeller: uitgaande as van de versnellingsbak van het Su-29-vliegtuig
3. Propellertype: MTV-9-KC/CL 260-27
4. Balanceringsmethode: ter plaatse gemonteerd (in eigen lagers), in één vlak
5. Rotatiefrequentie van de propeller tijdens het balanceren, tpm: 1350
6. Model, serienummer en fabrikant van het balanceerapparaat: "Balanset-1", serienummer 149
7. Regelgevende documenten die tijdens het balanceren zijn gebruikt:
7.1. _____________________________________________________________
_____________________________________________________________
8. Balansdatum: 15.06.2014
9. Samenvattende tabel van balanceerresultaten:
| № | Meetresultaten | Trilling (mm/sec) | Onevenwicht (g*mm) | Kwaliteitsbeoordeling |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Voor het balanceren *) | 6.7 | 6135 | Onacceptabel |
| 2 | Na het balanceren | 1.5 | 1350 | Uitstekend |
| ISO 1940 Tolerantie voor klasse G 6,3 | 1500 | Standaard | ||
*) Opmerking: Het balanceren werd uitgevoerd terwijl het door de fabrikant aangebrachte correctiegewicht op de propeller bleef zitten.
10. Professionele conclusies:
10.1. Het trillingsniveau (resterende onbalans) na de propeller uitbalanceren geïnstalleerd op de uitgaande as van de versnellingsbak van het Su-29-vliegtuig (zie p. 9.2) is met meer dan een factor 4 verminderd in vergelijking met de oorspronkelijke staat (zie p. 9.1), hetgeen een uitzonderlijke verbetering in de soepelheid van de operationele werking van het vliegtuig vertegenwoordigt.
10.2. De parameters van het correctiegewicht (massa, installatiehoek) die zijn gebruikt om het resultaat op pagina 10.1 te bereiken, verschillen aanzienlijk van de parameters van het door de fabrikant geïnstalleerde correctiegewicht (MT-propeller), wat wijst op fundamentele verschillen tussen de balanceervereisten in de fabriek en op locatie.
In het bijzonder werd tijdens de vlucht een extra correctiegewicht van 40,9 g op de propeller aangebracht veldbalancering, die onder een hoek van 130° verschoven was ten opzichte van het door de fabrikant aangebrachte gewicht.
(Het door de fabrikant geïnstalleerde gewicht werd niet van de propeller verwijderd tijdens het extra balanceren).
Mogelijke technische redenen:
Mogelijke redenen voor deze belangrijke situatie kunnen zijn:
- Fouten in het meetsysteem van de balansstandaard van de fabrikant;
- Geometrische fouten in de montageposities van de spindelkoppeling van de balanceermachine van de fabrikant, wat leidt tot radiale afwijking van de propeller bij montage op de spindel;
- Geometrische fouten in de montagelocaties van de uitgaande askoppeling van de vliegtuigversnellingsbak, wat leidt tot radiale uitloop van de propeller wanneer deze op de as van de versnellingsbak is geïnstalleerd.
Aanbevolen onderzoekstappen:
Om de specifieke oorzaak te identificeren die leidt tot een toename propeller onbalans Bij installatie op de uitgaande as van de versnellingsbak van het Su-29-vliegtuig is het volgende noodzakelijk:
- Controleer het meetsysteem en de geometrische nauwkeurigheid van de asmontageplaatsen van de balanceermachine die gebruikt wordt voor het balanceren van de MTV-9-K-C/CL 260-27 propeller bij de fabrikant;
- Controleer de radiale uitloop van de propeller die op de uitgaande as van de versnellingsbak van de Su-29 is geïnstalleerd.
Uitvoerder:
Hoofdspecialist van LLC "Kinematics"
Feldman V.D.
Veelgestelde vragen over het balanceren van vliegtuigpropellers
Wat is propellerbalancering en waarom is het cruciaal voor de luchtvaartveiligheid?
Propeller uitbalanceren is een precisieprocedure die onbalans in vliegtuigpropellers elimineert door het toevoegen of verplaatsen van correctiegewichten. Ongebalanceerde propellers veroorzaken overmatige trillingen die kunnen leiden tot structurele vermoeidheid, motorschade en uiteindelijk catastrofale storingen. Onze veldstudies tonen aan dat een goede balancering de trillingen met wel 78% kan verminderen, wat de veiligheid en levensduur van het vliegtuig aanzienlijk verbetert.
Wat is het verschil tussen veldpropellerbalancering en fabrieksbalancering?
Het balanceren van propellers in het veld biedt aanzienlijke voordelen ten opzichte van balanceren in de fabriek, omdat het rekening houdt met de werkelijke installatieomstandigheden, inclusief toleranties van de tandwielkast, montageonregelmatigheden en de volledige dynamiek van het vliegtuig. Onze Su-29-casestudy toonde aan dat het vereiste correctiegewicht in het veld 130° verschoven was ten opzichte van het fabrieksgewicht, wat het belang van het balanceren van propellers in hun operationele configuratie onderstreept.
Welke apparatuur is nodig voor het professioneel balanceren van vliegtuigpropellers?
Professioneel vliegtuigpropeller balanceren Vereist gespecialiseerde apparatuur zoals de Balanset-1, die precisieversnellingsmeters, laserfasesensoren en geavanceerde analysesoftware omvat. De apparatuur moet trillingen in het bereik van 0,1 tot 1000 Hz met hoge nauwkeurigheid kunnen meten en realtime faseanalyse bieden voor correcte berekeningen van de gewichtsplaatsing.
Hoe vaak moeten vliegtuigpropellers worden gebalanceerd?
Propeller-balanceringsfrequentie De uitvoering hiervan is afhankelijk van het gebruik van het vliegtuig, maar dient over het algemeen te worden uitgevoerd tijdens een grote inspectie, na reparatie van propellerschade, wanneer overmatige trillingen worden opgemerkt, of volgens de aanbevelingen van de fabrikant. Voor acrobatische vliegtuigen zoals de bestudeerde Yak-52 en Su-29 kan vaker balanceren nodig zijn vanwege de hogere belastingsbelasting.
Wat zijn de acceptabele trillingsniveaus na het balanceren van de propeller?
Volgens de ISO 1940-normen voor klasse G 6.3 mag de restonbalans niet hoger zijn dan 1500 g*mm. Onze praktijkervaring toont aan dat uitstekende resultaten trillingsniveaus bereiken onder 2,5 mm/s RMS, met uitstekende resultaten tot 1,5 mm/s of lager. Deze niveaus garanderen een veilige werking en minimale structurele belasting van het vliegtuig.
Kan het balanceren van de propeller alle trillingen van een vliegtuig elimineren?
Terwijl schroef uitbalanceren Hoewel propellergerelateerde trillingen aanzienlijk worden verminderd, kunnen niet alle vliegtuigtrillingen worden geëlimineerd. Onze uitgebreide analyse toonde aan dat harmonischen van de krukas van een motor, de dynamiek van de zuigergroep en structurele resonanties bijdragen aan de algehele trillingen. Zelfs een perfecte propellerbalancering vermindert de totale vliegtuigtrillingen doorgaans met slechts 1,5 keer, wat de noodzaak van holistische trillingsmanagementbenaderingen benadrukt.
Deskundige aanbevelingen voor luchtvaartprofessionals
Voor vliegtuigexploitanten:
- Regelmatig implementeren trillingsbewaking als onderdeel van preventieve onderhoudsprogramma's
- Overwegen veldpropeller balanceren beter dan uitsluitend te vertrouwen op fabrieksbalancering
- Stel basistrillingskenmerken vast voor elk vliegtuig in uw vloot
- Train onderhoudspersoneel in de juiste balanceringsprocedures en veiligheidsprotocollen
Voor onderhoudstechnici:
- Houd altijd rekening met de natuurlijke frequenties bij het selecteren van een balancerend toerental
- Gebruik professionele apparatuur zoals Balanset voor nauwkeurige metingen
- Documenteer alle balanceringsprocedures voor kwaliteitsborging en traceerbaarheid
- Begrijp dat het balanceren van de propeller slechts één onderdeel is van het algehele trillingsbeheer
Voor piloten:
- Meld ongebruikelijke trillingen onmiddellijk aan het onderhoudspersoneel.
- Begrijp dat verschillende vluchtmodi verschillende trillingskarakteristieken kunnen vertonen
- Houd er rekening mee dat sommige trillingen structureel kunnen zijn en niet gerelateerd aan de propeller.
- Pleit voor regelmatige schroef uitbalanceren als een veiligheidsinvestering
NL 
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
RU 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI