Glavni specialist V.D. Feldman

1. Namesto predgovora

Pred dvema letoma in pol je naše podjetje začelo serijsko proizvodnjo naprave "Balanset 1", namenjene uravnoteženju rotacijskih mehanizmov v lastnih ležajih.

Do danes je bilo izdelanih več kot 180 kompletov, ki se učinkovito uporabljajo v različnih industrijah, vključno s proizvodnjo in delovanjem ventilatorjev, puhal, elektromotorjev, strojnih vreten, črpalk, drobilnikov, separatorjev, centrifug, kardanskih in ročičnih gredi ter drugih mehanizmov.

V zadnjem času je naše podjetje prejelo številna vprašanja organizacij in posameznikov o možnosti uporabe naše opreme za uravnoteženje propelerjev letal in helikopterjev na terenu.

Žal se naši strokovnjaki z dolgoletnimi izkušnjami pri uravnoteženju različnih strojev s tem vprašanjem še nikoli niso ukvarjali. Zato so bili nasveti in priporočila, ki smo jih lahko dali našim strankam, zelo splošni in jim niso vedno omogočali učinkovitega reševanja problema.

To stanje se je spomladi začelo izboljševati. K temu je prispevalo aktivno stališče V. D. Čvokova, ki je skupaj z nami organiziral in aktivno sodeloval pri delu za uravnoteženje propelerjev letal Jak-52 in Su-29, ki jih pilotira.

Slika 1.1. Letalo Jak-52 na letališču

Slika 1.2. Letalo Su-29 na parkirišču

2. Rezultati izravnave propelerja in raziskave vibracij akrobatskega letala Jak-52

2.1. Uvod

Od maja do julija 2014 je bila opravljena raziskava vibracij letala Jak-52, opremljenega z letalskim motorjem M-14P, in uravnoteženje njegovega propelerja z dvema lopaticama.

Izravnava je bila izvedena v eni ravnini z uporabo kompleta za izravnavo "Balanset 1", serijska številka 149.

Merilna shema, ki se uporablja pri uravnoteženju, je prikazana na sliki 2.1.

Med postopkom uravnoteženja je bil senzor vibracij (merilnik pospeška) 1 nameščen na sprednji pokrov menjalnika motorja z magnetom na posebnem nosilcu.

Laserski senzor faznega kota 2 je bil prav tako nameščen na pokrov menjalnika in usmerjen na odsevno oznako, ki je bila nameščena na eno od lopatic propelerja.

Analogni signali iz senzorjev so bili po kablih preneseni v merilno enoto naprave "Balanset 1", kjer so bili predhodno digitalno obdelani.

Nato so bili ti signali v digitalni obliki poslani v računalnik, kjer je programska oprema obdelala te signale ter izračunala maso in kot korekcijske uteži, potrebne za izravnavo neravnovesja na propelerju.

2.2. Med izvajanjem tega dela so bila pridobljena nekatera znanja in razvita tehnologija za uravnoteženje letalskih propelerjev v terenskih razmerah z napravo "Balanset 1", ki vključuje:

• Določitev lokacij in načinov namestitve (pritrditve) senzorjev vibracij in faznega kota na predmet;
• Določitev resonančnih frekvenc več strukturnih elementov letala (vzmetenje motorja, lopatice propelerja);
• Določitev frekvenc vrtenja motorja (načini delovanja), ki med uravnoteženjem zagotavljajo minimalno preostalo neravnovesje;
• Določitev toleranc za preostalo neuravnoteženost propelerja itd.

Poleg tega so bili pridobljeni zanimivi podatki o ravneh vibracij letal, opremljenih z motorji M-14P.

V nadaljevanju je predstavljeno gradivo za poročilo, sestavljeno na podlagi rezultatov teh del.

V njih so poleg rezultatov izravnave na voljo tudi podatki o preiskavah vibracij letal Jak-52 in Su-29, pridobljeni med testi na tleh in med letenjem.

Ti podatki so lahko zanimivi tako za pilote zrakoplovov kot za strokovnjake, ki sodelujejo pri njihovem vzdrževanju.

Slika 2.1. Merilna shema za uravnoteženje propelerja letala Jak-52.

Zk - glavno zobniško kolo menjalnika;

Zs - sateliti menjalnika;

Zn - nepremično zobniško kolo menjalnika.

Med izvajanjem tega dela so bile ob upoštevanju izkušenj, pridobljenih pri uravnoteženju propelerjev letal Su-29 in Jak-52, izvedene številne dodatne študije, med drugim:

• Določitev lastnih frekvenc nihanja motorja in propelerja letala Jak-52;
• Preverjanje velikosti in spektralne sestave vibracij v kabini drugega pilota med letom po uravnoteženju propelerja;
• Preverjanje velikosti in spektralne sestave vibracij v kabini drugega pilota med letom po uravnoteženju propelerja in prilagoditvi sile zategovanja amortizerjev motorja.

2.2. Rezultati študij lastnih frekvenc nihanja motorja in propelerja

Lastne frekvence nihanja motorja, nameščenega na amortizerjih v ohišju letala, so bile določene s spektralnim analizatorjem AD-3527 podjetja A&D (Japonska) z udarnim vzbujanjem nihanja motorja.

V spektru lastnih nihanj vzmetenja motorja letala Jak-52, katerega primer je prikazan na sliki 2.2, so bile ugotovljene štiri glavne frekvence: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz in 120 Hz.

Slika 2.2. Spekter lastnih frekvenc vzmetenja motorja letala Jak-52.

Frekvence 74 Hz, 94 Hz in 120 Hz so verjetno povezane z značilnostmi pritrditve (vzmetenja) motorja na telo letala.

Frekvenca 20 Hz je najverjetneje povezana z lastnim nihanjem zrakoplova na podvozju.

Z metodo udarnega vzbujanja so bile določene tudi lastne frekvence lopatic propelerja.

V tem primeru so bile ugotovljene štiri glavne frekvence: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz in 134 Hz.

Podatki o lastnih frekvencah nihanja propelerja in motorja letala Jak-52 so lahko še posebej pomembni pri izbiri frekvence vrtenja propelerja, ki se uporablja pri uravnoteženju. Glavni pogoj za izbiro te frekvence je, da se zagotovi njen največji možni odmik od lastnih frekvenc strukturnih elementov letala.

Poleg tega je poznavanje lastnih frekvenc posameznih komponent in delov zrakoplova lahko koristno za ugotavljanje vzrokov za močno povečanje (v primeru resonance) določenih komponent spektra vibracij pri različnih načinih vrtenja motorja.

2.3. Rezultati uravnoteženja

Kot je navedeno zgoraj, je bilo uravnoteženje propelerja izvedeno v eni ravnini, kar je omogočilo dinamično izravnavo neravnovesja sile propelerja.

Dinamično uravnoteženje v dveh ravninah, ki bi omogočilo izravnavo neravnovesja sile in momenta propelerja, ni bilo izvedljivo, saj zasnova propelerja, nameščenega na letalu Jak-52, omogoča oblikovanje le ene korekcijske ravnine.

Izravnava propelerja je bila izvedena pri frekvenci vrtenja 1150 vrtljajev na minuto (60%), pri kateri je bilo mogoče dobiti najbolj stabilne rezultate meritev vibracij v smislu amplitude in faze od začetka do začetka.

Izravnava propelerja je potekala po klasični shemi "dveh tekov".

Med prvim preskusom sta bili določeni amplituda in faza vibracij pri frekvenci vrtenja propelerja v začetnem stanju.

Pri drugem poskusu sta bili določeni amplituda in faza vibracij pri frekvenci vrtenja propelerja po namestitvi poskusne mase 7 g na propeler.

Na podlagi teh podatkov sta bila s pomočjo programske opreme izračunana masa M = 19,5 g in kot namestitve korekcijske uteži F = 32°.

Zaradi konstrukcijskih značilnosti propelerja, ki ne omogočajo namestitve korekcijske uteži pod zahtevanim kotom, sta bili na propeler nameščeni dve enakovredni uteži:

• Teža M1 = 14 g pri kotu F1 = 0°;
• Teža M2 = 8,3 g pri kotu F2 = 60°.

Po namestitvi določenih korekcijskih uteži na propeler so se vibracije, izmerjene pri frekvenci vrtenja 1150 vrt/min in povezane z neravnovesjem propelerja, zmanjšale z 10,2 mm/s v začetnem stanju na 4,2 mm/s po uravnoteženju.

V tem primeru se je dejanska neuravnoteženost propelerja zmanjšala s 2340 g*mm na 963 g*mm.

2.4. Preverjanje vpliva rezultatov uravnoteženja na raven vibracij letala Jak-52 na tleh pri drugih frekvencah vrtenja propelerja

Rezultati preverjanja vibracij letala Yak-52, opravljenega pri drugih načinih delovanja motorja, pridobljeni med testi na tleh, so predstavljeni v preglednici 2.1.

Kot je razvidno iz preglednice, je izvedeno uravnoteženje pozitivno vplivalo na vibracije letala Jak-52 v vseh načinih delovanja.

Preglednica 2.1.

№	Frekvenca vrtenja, %	Frekvenca vrtenja propelerja, rpm	RMS hitrost vibracij, mm/s
1	60	1153	4.2
2	65	1257	2.6
3	70	1345	2.1
4	82	1572	1.25

Dodatni rezultati vibracijskih testov

2.5. Preverjanje vibracij letala Jak-52 v zraku pri glavnih načinih letenja pred in po nastavitvi napetosti blažilnika udarcev

Poleg tega je bilo med preskusi na tleh ugotovljeno znatno zmanjšanje vibracij zrakoplova s povečanjem frekvence vrtenja propelerja.

To je mogoče razložiti z večjo oddaljenostjo frekvence vrtenja propelerja od naravne frekvence nihanja zrakoplova na podvozju (domnevno 20 Hz), ki se pojavi, ko se frekvenca vrtenja propelerja poveča.

Poleg testov vibracij, opravljenih po uravnoteženju propelerja na tleh (glej oddelek 2.3), so bile opravljene tudi meritve vibracij letala Jak-52 med letom.

Vibracije med letom so bile izmerjene v kabini drugega pilota v navpični smeri z uporabo prenosnega analizatorja spektra vibracij, model AD-3527, proizvajalca A&D (Japonska), v frekvenčnem območju od 5 do 200 (500) Hz.

Meritve so bile opravljene pri petih načinih vrtilne frekvence glavnega motorja, ki so bili enaki 60%, 65%, 70% in 82% njegove največje frekvence vrtenja.

Rezultati meritev, opravljenih pred nastavitvijo amortizerjev, so prikazani v preglednici 2.2.

Preglednica 2.2.

Sestavni deli vibracijskega spektra

№	Frekvenca vrtenja propelerja, %	Frekvenca vrtenja propelerja, rpm	Vв1 (Hz)	Amplituda Vв1 (mm/s)	Vн (Hz)	Amplituda Vн (mm/s)	Vк1 (Hz)	Amplituda Vк1 (mm/s)	Vв2 (Hz)	Amplituda Vв2 (mm/s)	Vк2 (Hz)	Amplituda Vк2 (mm/s)	Vв4 (Hz)	Amplituda Vв4 (mm/s)	Vк3 (Hz)	Amplituda Vк3 (mm/s)	Vв5 (Hz)	Amplituda Vв5 (mm/s)	V∑ (mm/s)
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
			1244	3.5	1680	1.2	1890	2.1	2488	1.2	3780	4.1	4976	0.4	5670	1.2
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
			1342	2.8	1860	0.4	2040	3.2	2684	0.4	4080	2.9	5369	2.3
3	70	1342	1342	2.8	1860	0.4	2040	3.2	2684	0.4	4080	2.9	5369	2.3				5.0
			1580	4.7	2160	2.9	2400	1.1	3160	0.4	4800	12.5
4	82	1580	1580	4.7	2160	2.9	2400	1.1	3160	0.4	4800	12.5						13.7
			1830	2.2	2484	3.4	2760	1.7	3660	2.8	5520	15.8	7320	3.7
5	94	1830	1830	2.2	2484	3.4	2760	1.7	3660	2.8	5520	15.8	7320	3.7				17.1

Na slikah 2.3 in 2.4 sta kot primer prikazana grafa spektrov, dobljenih pri merjenju vibracij v kabini letala Jak-52 pri načinih 60% in 94%, ki sta bila uporabljena za izpolnitev preglednice 2.2.

Slika 2.3. Spekter vibracij v kabini letala Jak-52 pri načinu 60%.

Slika 2.4. Spekter vibracij v kabini letala Jak-52 pri načinu 94%.

Kot je razvidno iz preglednice 2.2, se glavne komponente vibracij, izmerjene v kabini drugega pilota, pojavljajo pri frekvencah vrtenja propelerja V_в1 (označeno z rumeno), ročična gred motorja V_к1 (označeno z modro) in pogon zračnega kompresorja (in/ali senzor frekvence) V_н (označeno z zeleno), pa tudi pri njihovih višjih harmonskih V_в2, V_в4, V_в5in V_к2, V_к3.

Največja skupna vibracija V_∑ je bila ugotovljena pri načinih hitrosti 82% (1580 vrt/min propelerja) in 94% (1830 vrt/min).

Glavna komponenta teh vibracij se pojavi pri 2. harmonični frekvenci vrtenja ročične gredi motorja V_к2 in doseže vrednosti 12,5 mm/s pri frekvenci 4800 ciklov/min in 15,8 mm/s pri frekvenci 5520 ciklov/min.

Domnevamo lahko, da je ta komponenta povezana z delovanjem batne skupine motorja (udarni procesi med dvojnim gibanjem batov na en obrat ročične gredi).

Močnega povečanja te komponente pri načinih 82% (prvi nominalni) in 94% (vzlet) najverjetneje ne povzročajo napake v batni skupini, temveč resonančna nihanja motorja, nameščenega v trupu letala na amortizerjih.

To ugotovitev potrjujejo predhodno obravnavani eksperimentalni rezultati preverjanja lastnih frekvenc nihanja vzmetenja motorja, v spektru katerih so 74 Hz (4440 ciklov/min), 94 Hz (5640 ciklov/min) in 120 Hz (7200 ciklov/min).

Dve od teh lastnih frekvenc, 74 Hz in 94 Hz, sta blizu 2. harmonski frekvenci vrtenja ročične gredi, ki se pojavljata pri prvem nazivnem in vzletnem režimu motorja.

Zaradi znatnih vibracij na 2. harmonski ročične gredi, ugotovljenih med testi vibracij v prvem nazivnem in vzletnem režimu motorja, je bilo opravljeno preverjanje in prilagoditev zategovalne sile amortizerjev vzmetenja motorja.

Rezultati primerjalnega preskusa, pridobljeni pred in po prilagoditvi amortizerjev za frekvenco vrtenja propelerja (V_в1) in 2. harmonsko frekvence vrtenja ročične gredi (V_к2) so predstavljeni v preglednici 2.3.

Preglednica 2.3.

№	Frekvenca vrtenja propelerja, %	Frekvenca vrtenja propelerja, rpm	Vв1 (pred)	Vв1 (Po)	Vк2 (pred)	Vк2 (Po)
1	60	1155 (1140)	1155 4.4	1140 3.3	3510 3.6	3480 3.0
2	65	1244 (1260)	1244 3.5	1260 3.5	3780 4.1	3840 4.3
3	70	1342 (1350)	1342 2.8	1350 3.3	4080 2.9	4080 1.2
4	82	1580 (1590)	1580 4.7	1590 4.2	4800 12.5	4830 16.7
5	94	1830 (1860)	1830 2.2	1860 2.7	5520 15.8	5640 15.2

Kot je razvidno iz preglednice 2.3, prilagoditev amortizerjev ni povzročila bistvenih sprememb v glavnih komponentah vibracij zrakoplova.

Opozoriti je treba tudi, da je amplituda spektralne komponente, povezane z neravnovesjem propelerja V_в1, zaznan pri načinih 82% in 94% (glej tabeli 1.2 in 1.3), je 3-7-krat manjši od amplitud V_к2, ki so prisotni v teh načinih.

Pri drugih načinih leta je komponenta V_в1 od 2,8 do 4,4 mm/s.

Poleg tega, kot je razvidno iz preglednic 2.2 in 2.3, njegove spremembe pri prehodu iz enega načina v drugega niso večinoma odvisne od kakovosti uravnoteženja, temveč od stopnje odklona frekvence vrtenja propelerja od lastnih frekvenc različnih strukturnih elementov letala.

2.6. Zaključki na podlagi rezultatov dela

2.6.1.

Izravnava propelerja letala Jak-52, izvedena pri frekvenci vrtenja propelerja 1150 obratov na minuto (60%), je omogočila zmanjšanje vibracij propelerja z 10,2 mm/s na 4,2 mm/s.

Glede na izkušnje, pridobljene med uravnoteženjem propelerjev letal Jak-52 in Su-29 z napravo "Balanset-1", je mogoče domnevati, da obstaja možnost nadaljnjega zmanjšanja ravni vibracij propelerja letala Jak-52.

To je mogoče doseči zlasti z izbiro drugačne (višje) frekvence vrtenja propelerja med njegovim uravnoteženjem, kar omogoča večji odmik od naravne frekvence nihanja zrakoplova 20 Hz (1200 ciklov/min), ugotovljene med preskusi.

2.6.2.

Kot kažejo rezultati vibracijskih testov letala Jak-52 med letom, njegovi spektri vibracij (poleg zgoraj omenjene komponente, ki se pojavlja pri frekvenci vrtenja propelerja) vsebujejo več drugih komponent, povezanih z delovanjem ročične gredi, skupine batov motorja in pogona zračnega kompresorja (in/ali senzorja frekvence).

Velikost teh vibracij pri načinih 60%, 65% in 70% je primerljiva z velikostjo vibracij, povezanih z neravnovesjem propelerja.

Analiza teh vibracij je pokazala, da tudi popolna odprava vibracij zaradi neravnovesja propelerja ne bo zmanjšala skupnih vibracij zrakoplova v teh načinih za več kot 1,5-krat.

2.6.3.

Največja skupna vibracija V_∑ letala Jak-52 je bila ugotovljena pri načinih hitrosti 82% (1580 vrt/min propelerja) in 94% (1830 vrt/min propelerja).

Glavna komponenta teh vibracij se pojavi pri 2. harmonični frekvenci vrtenja ročične gredi motorja V_к2 (pri frekvencah 4800 ciklov/min ali 5520 ciklov/min), kjer doseže vrednosti 12,5 mm/s oziroma 15,8 mm/s.

Upravičeno lahko domnevamo, da je ta komponenta povezana z delovanjem batne skupine motorja (udarni procesi, ki se pojavijo med dvojnim gibanjem batov na en obrat ročične gredi).

Močno povečanje te komponente pri načinih 82% (prvi nominalni) in 94% (vzlet) najverjetneje ni posledica napak v batni skupini, temveč resonančnih nihanj motorja, nameščenega v trupu letala na amortizerjih.

Prilagoditev amortizerjev, ki je bila izvedena med preskusi, ni povzročila bistvenih sprememb vibracij.

Takšno stanje se lahko domnevno šteje za projektantski spregled razvijalcev zrakoplova pri izbiri sistema pritrditve (vzmetenja) motorja v ohišju zrakoplova.

2.6.4.

Podatki, pridobljeni med uravnoteženjem in dodatnimi vibracijskimi preskusi (glej rezultate preskusov med letom v oddelku 2.5), omogočajo sklep, da je lahko redno spremljanje vibracij koristno za diagnostično oceno tehničnega stanja letalskega motorja.

Takšno delo je mogoče opraviti na primer z napravo "Balanset-1", v katere programski opremi je izvedena funkcija spektralne analize vibracij.

---

3. Rezultati uravnoteženja propelerja MTV-9-K-C/CL 260-27 in raziskave vibracij akrobatskega letala Su-29

3.1. Uvod

15. junija 2014 je bilo izvedeno uravnoteženje trilistnega propelerja MTV-9-K-C/CL 260-27 letalskega motorja M-14P akrobatskega letala Su-29.

Po navedbah proizvajalca je bil propeler predhodno statično uravnotežen, kar dokazuje prisotnost korekcijske uteži v ravnini 1, nameščene v proizvodnem obratu.

Izravnava propelerja, ki je bil neposredno nameščen na letalo Su-29, je bila izvedena z uporabo kompleta za uravnavanje vibracij "Balanset-1" s serijsko številko 149.

Merilna shema, ki se uporablja pri uravnoteženju, je prikazana na sliki 3.1.

Med postopkom uravnoteženja je bil senzor vibracij (merilnik pospeška) 1 nameščen na ohišje menjalnika motorja z magnetom na posebnem nosilcu.

Laserski senzor faznega kota 2 je bil prav tako nameščen na ohišje menjalnika in usmerjen proti odsevni oznaki, nameščeni na eno od lopatic propelerja.

Analogni signali iz senzorjev so bili po kablih preneseni v merilno enoto naprave "Balanset-1", kjer so bili predhodno digitalno obdelani.

Nato so bili ti signali v digitalni obliki poslani v računalnik, kjer je bila opravljena programska obdelava teh signalov ter izračunana masa in kot korekcijske uteži, potrebne za izravnavo neravnovesja propelerja.

Slika 3.1. Merilna shema za uravnoteženje propelerja letala Su-29.

Z_k - glavno zobniško kolo menjalnika s 75 zobmi;

Z_c - Sateliti menjalnika v količini 6 kosov s po 18 zobmi;

Z_n - nepremično zobniško kolo menjalnika z 39 zobmi.

Pred izvedbo tega dela je bilo ob upoštevanju izkušenj, pridobljenih pri uravnoteženju propelerja letala Jak-52, opravljenih več dodatnih študij, med drugim:

• Določitev lastnih frekvenc nihanja motorja in propelerja letala Su-29;
• Preverjanje velikosti in spektralne sestave začetnih vibracij v kabini drugega pilota pred uravnoteženjem.

3.2. Rezultati študij lastnih frekvenc nihanja motorja in propelerja

Lastne frekvence nihanja motorja, nameščenega na amortizerjih v ohišju letala, so bile določene s spektralnim analizatorjem AD-3527 podjetja A&D (Japonska) z udarnim vzbujanjem nihanja motorja.

V spektru lastnih nihanj vzmetenja motorja (glej sliko 3.2) je bilo ugotovljenih šest glavnih frekvenc: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz in 120 Hz.

Predpostavlja se, da so frekvence 66 Hz, 88 Hz in 120 Hz neposredno povezane z značilnostmi pritrditve (vzmetenja) motorja na telo letala.

Frekvenci 16 Hz in 22 Hz sta najverjetneje povezani z lastnim nihanjem zrakoplova na podvozju.

Frekvenca 37 Hz je verjetno povezana z lastno frekvenco nihanja lopatic letalskega propelerja.

To domnevo potrjujejo rezultati preverjanja lastnih frekvenc nihanja propelerja, ki so prav tako pridobljeni z metodo udarnega vzbujanja.

V spektru lastnih nihanj propelerske lopatice (glej sliko 3.3) so bile ugotovljene tri glavne frekvence: 37 Hz, 100 Hz in 174 Hz.

Podatki o lastnih frekvencah oscilacij propelerske lopatice in motorja letala Su-29 so lahko še posebej pomembni pri izbiri frekvence vrtenja propelerja, ki se uporablja pri uravnoteženju. Glavni pogoj za izbiro te frekvence je, da se zagotovi njen največji možni odmik od lastnih frekvenc konstrukcijskih elementov letala.

Poleg tega je poznavanje lastnih frekvenc posameznih komponent in delov zrakoplova lahko koristno za ugotavljanje vzrokov za močno povečanje (v primeru resonance) nekaterih komponent spektra vibracij pri različnih načinih vrtenja motorja.

3.3. Preverjanje vibracij v kabini drugega pilota letala Su-29 na tleh pred uravnoteženjem

Začetne vibracije letala Su-29, ugotovljene pred uravnoteženjem propelerja, so bile izmerjene v drugi pilotski kabini v navpični smeri z uporabo prenosnega analizatorja spektra vibracij, model AD-3527 podjetja A&D (Japonska), v frekvenčnem območju od 5 do 200 Hz.

Meritve so bile opravljene pri štirih glavnih načinih vrtilne frekvence motorja, ki so bile enake 60%, 65%, 70% in 82% njegove največje frekvence vrtenja.

Dobljeni rezultati so predstavljeni v preglednici 3.1.

Kot je razvidno iz preglednice 2.1, se glavne komponente vibracij pojavljajo pri frekvencah vrtenja propelerja V_в1, ročična gred motorja V_к1in pogon zračnega kompresorja (in/ali senzor frekvence) V_нter pri 2. harmonski ročične gredi V_к2 in po možnosti tretja harmonska (lopatice) propelerja V_в3, ki je po frekvenci blizu drugi harmonski ročične gredi.

Preglednica 3.1.

№	Frekvenca vrtenja propelerja, %	Frekvenca vrtenja propelerja, rpm	Vв1	Vн	Vк1	Vв3	Vк2	Vв4	Vк3	V?	V∑, mm/s
1	60	1150 5.4	1560 2.6	1740 2.0	3450 –	3480 –	6120 2.8	–	–	–	8.0
2	65	1240 5.7	1700 2.4	1890 3.2	3780 –	–	–	–	–	–	10.6
3	70	1320 5.2	1860 3.0	2010 2.5	3960 –	4020 –	–	–	–	11.5
4	82	1580 3.2	2160 1.5	2400 3.0	4740 –	4800 8.5	–	–	–	9.7

Poleg tega je bila v spektru vibracij pri načinu hitrosti 60% pri frekvenci 6120 ciklov/min ugotovljena neidentificirana komponenta z izračunanim spektrom, ki je lahko posledica resonance pri frekvenci približno 100 Hz enega od strukturnih elementov zrakoplova. Tak element bi lahko bil propeler, katerega lastna frekvenca je 100 Hz.

Največje skupne vibracije zrakoplova V_∑pri načinu hitrosti 70% je bilo ugotovljeno 11,5 mm/s.

Glavna komponenta skupnih vibracij v tem načinu se pojavi pri 2. harmonski (4020 ciklov/min) frekvence vrtenja ročične gredi motorja V_к2 in je enak 10,8 mm/s.

Domnevamo lahko, da je ta komponenta povezana z delovanjem batne skupine motorja (udarni procesi med dvojnim gibanjem batov na en obrat ročične gredi).

Močno povečanje te komponente pri načinu 70% je verjetno posledica resonančnega nihanja enega od strukturnih elementov zrakoplova (vzmetenje motorja v trupu zrakoplova) pri frekvenci 67 Hz (4020 ciklov/min).

Opozoriti je treba, da lahko poleg udarnih motenj, povezanih z delovanjem batne skupine, na velikost vibracij v tem frekvenčnem območju vpliva tudi aerodinamična sila, ki se kaže pri frekvenci lopatic propelerja (V_в3).

Pri načinih hitrosti 65% in 82% je opazno povečanje komponente V_к2 (V_в3), kar je prav tako mogoče razložiti z resonančnimi nihanji posameznih sestavnih delov zrakoplova.

Amplituda spektralne komponente, povezane z neravnovesjem propelerja V_в1, ugotovljene pri glavnih načinih hitrosti pred uravnoteženjem, so se gibale od 2,4 do 5,7 mm/s, kar je na splošno nižje od vrednosti V_к2 pri ustreznih načinih.

Poleg tega, kot je razvidno iz preglednice 3.1, njegove spremembe pri prehodu iz enega načina v drugega niso odvisne le od kakovosti uravnoteženja, temveč tudi od stopnje odklona frekvence vrtenja propelerja od lastnih frekvenc konstrukcijskih elementov zrakoplova.

3.4. Rezultati uravnoteženja

Izravnava propelerja je bila izvedena v eni ravnini pri frekvenci vrtenja. S takšnim uravnoteženjem se je izravnalo neravnovesje dinamične sile propelerja.

Protokol o izravnavi je naveden v Dodatku 1.

Izravnava je bila izvedena pri frekvenci vrtenja propelerja 1350 vrtljajev na minuto in je vključevala dve meritvi.

Med prvim preskusom sta bili določeni amplituda in faza vibracij pri frekvenci vrtenja propelerja v začetnem stanju.

Pri drugem poskusu sta bili določeni amplituda in faza vibracij pri frekvenci vrtenja propelerja po namestitvi poskusne mase znane teže na propeler.

Na podlagi rezultatov teh meritev sta bila določena masa in kot namestitve korekcijske uteži v ravnini 1.

Po namestitvi izračunane vrednosti korekcijske uteži na propeler, ki je znašala 40,9 g, so se vibracije pri tem načinu hitrosti zmanjšale s 6,7 mm/s v začetnem stanju na 1,5 mm/s po uravnoteženju.

Raven vibracij, povezanih z neravnovesjem propelerja, se je pri drugih načinih hitrosti prav tako zmanjšala in je po uravnoteženju ostala v razponu od 1 do 2,5 mm/s.

Preverjanje vpliva kakovosti uravnoteženja na raven vibracij zrakoplova med letom ni bilo izvedeno zaradi naključne poškodbe tega propelerja med enim od letov za usposabljanje.

Opozoriti je treba, da se rezultat, pridobljen pri tem uravnoteženju, bistveno razlikuje od rezultata tovarniškega uravnoteženja.

Zlasti:

• Vibracije pri frekvenci vrtenja propelerja so se po uravnoteženju na mestu stalne namestitve (na izhodni gredi menjalnika letala Su-29) zmanjšale za več kot štirikrat;
• Korekcijska utež, nameščena med postopkom uravnoteženja, je bila glede na utež, nameščeno v proizvodnem obratu, premaknjena za približno 130 stopinj.

Razlogi za to so lahko naslednji:

• Napake merilnega sistema proizvajalčevega stojala za uravnoteženje (malo verjetno);
• Geometrijske napake na mestih pritrditve vretenske sklopke proizvajalčevega balansirnega stroja, ki povzročajo radialno bočenje propelerja, ko je nameščen na vreteno;
• Geometrijske napake na mestih pritrditve sklopke izhodne gredi letalskega menjalnika, ki povzročajo radialni uklon propelerja, ko je nameščen na gredi menjalnika.

3.5. Zaključki na podlagi rezultatov dela

3.5.1.

Z uravnoteženjem propelerja letala Su-29 v eni ravnini pri frekvenci vrtenja propelerja 1350 vrt/min (70%) je bilo mogoče vibracije propelerja zmanjšati s 6,7 mm/s na 1,5 mm/s.

Raven vibracij, povezanih z neravnovesjem propelerja pri drugih načinih hitrosti, se je prav tako znatno zmanjšala in je ostala v razponu od 1 do 2,5 mm/s.

3.5.2.

Za razjasnitev možnih razlogov za nezadovoljive rezultate uravnoteženja v proizvodnem obratu je treba preveriti radialni tek propelerja na izhodni gredi menjalnika letalskega motorja.

---

Dodatek 1

PROTOKOL ZA URAVNOTEŽENJE

MTV-9-K-C/CL 260-27 propeler akrobatskega letala Su-29

1. Stranka: Chvokov

2. Mesto namestitve propelerja: izhodna gred menjalnika letala Su-29

3. Vrsta propelerja: MTV-9-K-C/CL 260-27

4. Metoda uravnoteženja: sestavljeno na kraju samem (v lastnih ležajih), v eni ravnini

5. Frekvenca vrtenja propelerja med uravnoteženjem, vrt/min: 1350

6. Model, serijska številka in proizvajalec naprave za uravnoteženje: "Balanset-1", serijska številka 149

7. Regulativni dokumenti, uporabljeni pri izravnavi:

7.1. _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

8. Datum uravnoteženja: 15.06.2014

9. Zbirna preglednica rezultatov uravnoteženja:

№	Rezultati meritev	Vibracije, mm/s	Neuravnoteženost, g* mm
1	Pred uravnoteženjem *)	6.7	6135
2	Po uravnoteženju	1.5	1350
ISO 1940 Toleranca za razred G 6,3			1500

*) Opomba: Izravnava je bila izvedena, ko je na propelerju ostala korekcijska utež, ki jo je namestil proizvajalec.

10. Zaključek:

10.1. Raven vibracij (preostala neuravnoteženost) se je po uravnoteženju propelerja, nameščenega na izhodni gredi menjalnika letala Su-29 (glej str. 9.2), v primerjavi z začetnim stanjem (glej str. 9.1) zmanjšala za več kot štirikrat.

10.2. Parametri korekcijske uteži (masa, kot namestitve), ki se uporabljajo za doseganje rezultata na str. 10.1, se bistveno razlikujejo od parametrov korekcijske uteži, ki jo je namestil proizvajalec (MT-propeler).

Med uravnoteženjem je bila na propeler nameščena dodatna korekcijska utež z maso 40,9 g, ki je bila glede na utež, ki jo je namestil proizvajalec, pomaknjena za 130°.

(Utež, ki jo je namestil proizvajalec, med dodatnim uravnoteženjem ni bila odstranjena s propelerja).

Razlogi za to so lahko naslednji:

• Napake v merilnem sistemu proizvajalčevega tehtalnega stojala;
• Geometrijske napake na mestih pritrditve vretenske sklopke proizvajalčevega balansirnega stroja, ki povzročajo radialno bočenje propelerja, ko je nameščen na vreteno;
• Geometrijske napake na mestih pritrditve sklopke izhodne gredi letalskega menjalnika, ki povzročajo radialno bočenje propelerja, ko je nameščen na gredi menjalnika.

Da bi ugotovili poseben vzrok za povečano neuravnoteženost propelerja, ki je nameščen na izhodni gredi menjalnika letala Su-29, je treba:

• Pri proizvajalcu preverite merilni sistem in geometrijsko natančnost mest pritrditve vretena balansirnega stroja, ki se uporablja za uravnoteženje propelerja MTV-9-K-C/CL 260-27;
• Preverite radialni tek propelerja, nameščenega na izhodni gredi menjalnika letala Su-29.

Izvršitelj:

Glavni strokovnjak družbe LLC "Kinematics"

Feldman V.D.