Chefsspecialist V.D. Feldman

1. I stället för ett förord

För två och ett halvt år sedan påbörjade vårt företag serieproduktionen av enheten "Balanset 1", avsedd för balansering av roterande mekanismer i sina egna lager.

Hittills har mer än 180 uppsättningar producerats, som effektivt används i olika branscher, inklusive produktion och drift av fläktar, blåsmaskiner, elmotorer, maskinspindlar, pumpar, krossar, separatorer, centrifuger, kardan- och vevaxlar och andra mekanismer.

På senare tid har vårt företag fått ett stort antal förfrågningar från organisationer och privatpersoner om möjligheten att använda vår utrustning för att balansera flygplans- och helikopterpropellrar under fältförhållanden.

Tyvärr hade våra specialister, med många års erfarenhet av att balansera olika maskiner, aldrig tidigare hanterat den här frågan. Därför var de råd och rekommendationer vi kunde ge våra kunder mycket allmänna och gjorde det inte alltid möjligt för dem att effektivt lösa det aktuella problemet.

Denna situation började förbättras i våras. Detta berodde på den aktiva positionen för V.D. Chvokov, som organiserade och aktivt deltog med oss i arbetet med att balansera propellrarna på Yak-52 och Su-29 flygplan, som han piloterar.

Bild 1.1. Yak-52 flygplan på flygfältet

Fig. 1.2. Su-29 flygplan på parkeringsplatsen

2. Resultat av propellerbalansering och vibrationsundersökning av Yak-52 Aerobatic Aircraft

2.1. Inledning

Under maj - juli 2014 genomfördes en vibrationsundersökning av flygplanet Yak-52 utrustat med flygmotorn M-14P och balansering av den tvåbladiga propellern.

Balanseringen utfördes i ett plan med hjälp av balanseringssatsen "Balanset 1", serienummer 149.

Det mätschema som användes under balanseringen visas i fig. 2.1.

Under balanseringsprocessen installerades vibrationsgivaren (accelerometern) 1 på motorväxellådans främre kåpa med hjälp av en magnet på ett specialfäste.

Laserfasvinkelsensorn 2 var också monterad på växellådans lock och riktad mot det reflekterande märket på ett av propellerbladen.

Analoga signaler från sensorerna överfördes via kablar till mätenheten i "Balanset 1"-enheten, där de förbehandlades digitalt.

Sedan skickades dessa signaler i digital form till en dator, där en programvara bearbetade signalerna och beräknade massan och vinkeln på den korrektionsvikt som behövdes för att kompensera för obalansen på propellern.

2.2. Under utförandet av detta arbete förvärvades vissa färdigheter och en teknik för att balansera flygplanspropellrar under fältförhållanden med hjälp av "Balanset 1"-anordningen utvecklades, inklusive:

• Bestämma platser och metoder för att installera (fästa) vibrations- och fasvinkelgivare på objektet;
• Bestämning av resonansfrekvenserna för flera strukturella element i flygplanet (motorupphängning, propellerblad);
• Identifiering av motorns rotationsfrekvenser (driftlägen) som säkerställer minimal kvarvarande obalans under balanseringen;
• Fastställande av toleranser för propellerns kvarvarande obalans etc.

Dessutom erhölls intressanta data om vibrationsnivåerna hos flygplan utrustade med M-14P-motorer.

Nedan följer de rapportmaterial som sammanställts baserat på resultaten av dessa arbeten.

I dem, förutom balanseringsresultaten, tillhandahålls data om vibrationsundersökningar av Yak-52 och Su-29 flygplan som erhållits under mark- och flygprov.

Dessa data kan vara av intresse både för flygplanspiloter och för specialister som arbetar med underhåll av flygplan.

Fig. 2.1. Mätschema för balansering av propellern på Yak-52-flygplanet.

Zk - växellådans huvudväxelhjul;

Zs - växellådssatelliter;

Zn - växellådans stationära kugghjul.

Under utförandet av detta arbete, med hänsyn till erfarenheterna från balanseringen av propellrarna på flygplanen Su-29 och Yak-52, genomfördes ett antal ytterligare studier, bland annat

• Bestämning av egenfrekvenserna för motor- och propellersvängningar i flygplanet Yak-52;
• Kontroll av magnitud och spektral sammansättning av vibrationer i andrapilotens kabin under flygning efter propellerbalansering;
• Kontroll av vibrationernas storlek och spektrala sammansättning i andrepilotens kabin under flygning efter propellerbalansering och justering av åtdragningskraften hos motorns stötdämpare.

2.2. Resultat av studier av egenfrekvenser för motor- och propellersvängningar

De naturliga frekvenserna för motoroscillationerna, som är monterade på stötdämpare i flygplanskroppen, bestämdes med hjälp av spektrumanalysatorn AD-3527 från A&D (Japan) genom stötexcitation av motoroscillationerna.

I spektrumet av naturliga svängningar i Yak-52-flygplanets motorupphängning, varav ett exempel visas i fig. 2.2, identifierades fyra huvudfrekvenser: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz och 120 Hz.

Fig. 2.2. Spektrum av naturliga frekvenser för Yak-52-flygplanets motorupphängning.

Frekvenserna 74 Hz, 94 Hz och 120 Hz är sannolikt relaterade till egenskaperna hos motorns montering (upphängning) på flygplanskroppen.

Frekvensen 20 Hz är troligen förknippad med flygplanets naturliga svängningar på chassit.

Propellerbladens egenfrekvenser bestämdes också med hjälp av metoden för slagexcitation.

I det här fallet identifierades fyra huvudfrekvenser: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz och 134 Hz.

Uppgifter om egenfrekvenserna för Yak-52-flygplanets propeller- och motorsvängningar kan vara särskilt viktiga när man väljer den propellerrotationsfrekvens som används vid balansering. Det viktigaste villkoret för att välja denna frekvens är att säkerställa dess största möjliga avvägning från de naturliga frekvenserna hos flygplanets strukturella element.

Dessutom kan kännedom om de naturliga frekvenserna för enskilda komponenter och delar av flygplanet vara användbar för att identifiera orsakerna till en kraftig ökning (vid resonans) av vissa komponenter i vibrationsspektrumet vid olika motorvarvtalslägen.

2.3. Resultat av balansering

Som nämnts ovan utfördes propellerbalanseringen i ett plan, vilket resulterade i att propellerns kraftobalans kompenserades dynamiskt.

Att utföra dynamisk balansering i två plan, vilket skulle möjliggöra kompensation av både kraft- och momentobalans i propellern, var inte genomförbart, eftersom konstruktionen av propellern som är installerad på Yak-52-flygplanet endast tillåter bildandet av ett korrigeringsplan.

Propellerbalanseringen utfördes vid en rotationsfrekvens på 1150 rpm (60%), vid vilken det var möjligt att få de mest stabila vibrationsmätresultaten när det gäller amplitud och fas från start till start.

Propellerbalanseringen följde det klassiska "two-run"-schemat.

Under den första körningen bestämdes vibrationens amplitud och fas vid propellerns rotationsfrekvens i dess initiala tillstånd.

Under den andra körningen bestämdes vibrationens amplitud och fas vid propellerns rotationsfrekvens efter att en provmassa på 7 g installerats på propellern.

Baserat på dessa data beräknades massan M = 19,5 g och korrigeringsviktens monteringsvinkel F = 32° med hjälp av programvara.

På grund av propellerns konstruktion, som inte medger montering av korrektionsvikten i den vinkel som krävs, monterades två likvärdiga vikter på propellern:

• Vikt M1 = 14 g vid vinkel F1 = 0°;
• Vikt M2 = 8,3 g vid vinkel F2 = 60°.

Efter att ha monterat de specificerade korrektionsvikterna på propellern minskade vibrationen som uppmättes vid en rotationsfrekvens på 1150 rpm och som var förknippad med propellerns obalans från 10,2 mm/sek i utgångsläget till 4,2 mm/sek efter balanseringen.

I det här fallet minskade propellerns faktiska obalans från 2340 g*mm till 963 g*mm.

2.4. Kontroll av balanseringsresultatens inverkan på vibrationsnivån hos Yak-52-flygplanet på marken vid andra propellerrotationsfrekvenser

Resultaten av kontrollen av Yak-52-flygplanets vibrationer, som utfördes vid andra motordriftlägen som erhållits under markproven, presenteras i tabell 2.1.

Som framgår av tabellen påverkade den utförda balanseringen vibrationerna hos Yak-52-flygplanet positivt i alla dess driftlägen.

Tabell 2.1.

№	Rotationsfrekvens, %	Propellerns rotationsfrekvens, varv/min	RMS Vibrationshastighet, mm/sek
1	60	1153	4.2
2	65	1257	2.6
3	70	1345	2.1
4	82	1572	1.25

Ytterligare resultat från vibrationstest

2.5. Kontroll av Yak-52-flygplanets vibrationer i luften vid de viktigaste flyglägena före och efter justering av stötdämparens spänning

Under marktesterna identifierades dessutom en betydande minskning av flygplansvibrationerna med en ökning av propellerns rotationsfrekvens.

Detta kan förklaras med att propellerns rotationsfrekvens i högre grad avviker från flygplanets naturliga svängningsfrekvens på chassit (troligen 20 Hz), vilket sker när propellerns rotationsfrekvens ökar.

Utöver de vibrationsprov som utfördes efter propellerbalanseringen på marken (se avsnitt 2.3), utfördes vibrationsmätningar av Yak-52-flygplanet under flygning.

Vibrationer under flygning mättes i den andra pilotens kabin i vertikal riktning med en bärbar vibrationsspektrumanalysator modell AD-3527 från A&D (Japan) i frekvensområdet 5 till 200 (500) Hz.

Mätningarna utfördes vid fem varvtalslägen för huvudmotorn, motsvarande 60%, 65%, 70% respektive 82% av dess maximala rotationsfrekvens.

Mätresultaten, som utfördes innan stötdämparna justerades, presenteras i tabell 2.2.

Tabell 2.2.

Komponenter för vibrationsspektrum

№	Propellerns rotationsfrekvens, %	Propellerns rotationsfrekvens, varv/min	Vв1 (Hz)	Amplitud Vв1 (mm/sek)	Vн (Hz)	Amplitud Vн (mm/sek)	Vк1 (Hz)	Amplitud Vк1 (mm/sek)	Vв2 (Hz)	Amplitud Vв2 (mm/sek)	Vк2 (Hz)	Amplitud Vк2 (mm/sek)	Vв4 (Hz)	Amplitud Vв4 (mm/sek)	Vк3 (Hz)	Amplitud Vк3 (mm/sek)	Vв5 (Hz)	Amplitud Vв5 (mm/sek)	V∑ (mm/sek)
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

Som exempel visar figurerna 2.3 och 2.4 de spektra som erhölls vid mätning av vibrationer i kabinen på ett Yak-52-flygplan vid lägena 60% och 94% som användes för att fylla i tabell 2.2.

Fig. 2.3. Vibrationsspektrum i kabinen på Yak-52-flygplanet i 60%-läge.

Fig. 2.4. Vibrationsspektrum i kabinen på Yak-52-flygplanet i läge 94%.

Som framgår av tabell 2.2 uppträder huvudkomponenterna i de vibrationer som uppmätts i den andra pilotens kabin vid propellerns rotationsfrekvenser V_в1 (markerad med gult), motorns vevaxel V_к1 (markerad med blått) och luftkompressorns drivning (och/eller frekvensgivare) V_н (markerad med grönt), liksom vid deras högre övertoner V_в2, V_в4, V_в5, och V_к2, V_к3.

Den maximala totala vibrationen V_∑ uppmättes vid varvtalslägena 82% (1580 rpm för propellern) och 94% (1830 rpm).

Huvudkomponenten i denna vibration uppträder vid 2:a övertonen i motorvevaxelns rotationsfrekvens V_к2 och når värden på 12,5 mm/sek vid en frekvens på 4800 cykler/min respektive 15,8 mm/sek vid en frekvens på 5520 cykler/min.

Det kan antas att denna komponent är kopplad till driften av motorns kolvgrupp (slagprocesser som uppstår under kolvarnas dubbla rörelse per vevaxelvarv).

Den kraftiga ökningen av denna komponent vid lägena 82% (första nominella) och 94% (start) orsakas troligen inte av defekter i kolvgruppen utan av resonanssvängningarna i motorn som är monterad i flygplanskroppen på stötdämpare.

Denna slutsats bekräftas av de tidigare diskuterade experimentella resultaten av kontrollen av de naturliga frekvenserna för svängningarna i motorupphängningen, i vars spektrum det finns 74 Hz (4440 cykler/min), 94 Hz (5640 cykler/min) och 120 Hz (7200 cykler/min).

Två av dessa naturliga frekvenser, 74 Hz och 94 Hz, ligger nära vevaxelns 2:a harmoniska frekvenser, som uppstår vid motorns första nominella läge och startläge.

På grund av de betydande vibrationer vid vevaxelns andra harmoniska som uppmättes under vibrationsproven vid motorns första nominella läge och startläge, genomfördes en kontroll och justering av åtdragningskraften hos stötdämparna i motorupphängningen.

De jämförande testresultat som erhölls före och efter justering av stötdämparna för propellerns rotationsfrekvens (V_в1) och 2:a övertonen av vevaxelns rotationsfrekvens (V_к2) presenteras i tabell 2.3.

Tabell 2.3.

№	Propellerns rotationsfrekvens, %	Propellerns rotationsfrekvens, varv/min	Vв1 (Före)	Vв1 (Efter)	Vк2 (Före)	Vк2 (Efter)
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

Som framgår av tabell 2.3 ledde justeringen av stötdämparna inte till några betydande förändringar i flygplanets huvudsakliga vibrationskomponenter.

Det bör också noteras att amplituden hos den spektrala komponent som är associerad med propellerobalansen V_в1som detekteras vid lägena 82% och 94% (se tabellerna 1.2 och 1.3), är 3-7 gånger lägre än amplituderna för V_к2, som finns i dessa lägen.

Vid andra flyglägen är komponenten V_в1 varierar mellan 2,8 och 4,4 mm/sek.

Dessutom, som framgår av tabellerna 2.2 och 2.3, bestäms dess förändringar när man växlar från ett läge till ett annat huvudsakligen inte av balanseringens kvalitet, utan av graden av avvägning av propellerns rotationsfrekvens från de naturliga frekvenserna för olika strukturella element i flygplanet.

2.6. Slutsatser från resultaten av arbetet

2.6.1.

Balanseringen av propellern på Yak-52-flygplanet, som utfördes vid en propellerrotationsfrekvens på 1150 rpm (60%), gjorde det möjligt att minska propellervibrationerna från 10,2 mm/sek till 4,2 mm/sek.

Med tanke på erfarenheterna från balanseringen av propellrar till flygplanstyperna Yak-52 och Su-29 med hjälp av "Balanset-1"-anordningen kan det antas att det finns en möjlighet att ytterligare minska vibrationsnivån hos propellern till flygplanstypen Yak-52.

Detta kan uppnås genom att välja en annan (högre) rotationsfrekvens för propellern under balanseringen, vilket möjliggör en större avvägning från flygplanets naturliga svängningsfrekvens på 20 Hz (1200 cykler/min), som identifierades under testerna.

2.6.2.

Som framgår av resultaten från vibrationsprovningar av flygplanet Yak-52 under flygning innehåller dess vibrationsspektra (förutom den ovannämnda komponenten som uppträder vid propellerns rotationsfrekvens) flera andra komponenter som är förknippade med vevaxelns funktion, motorns kolvgrupp samt luftkompressorns drivning (och/eller frekvensgivare).

Storleken på dessa vibrationer vid lägena 60%, 65% och 70% är jämförbara med storleken på den vibration som är förknippad med propellerns obalans.

En analys av dessa vibrationer visar att även en fullständig eliminering av vibrationer från propellerns obalans inte kommer att minska flygplanets totala vibrationer i dessa lägen med mer än 1,5 gånger.

2.6.3.

Den maximala totala vibrationen V_∑ för flygplanet Yak-52 uppmättes vid varvtalslägena 82% (1580 rpm på propellern) och 94% (1830 rpm på propellern).

Huvudkomponenten i denna vibration uppträder vid 2:a övertonen i motorvevaxelns rotationsfrekvens V_к2 (vid frekvenser på 4800 cykler/min eller 5520 cykler/min), där den når värden på 12,5 mm/sek respektive 15,8 mm/sek.

Det är rimligt att anta att denna komponent är kopplad till driften av motorns kolvgrupp (slagprocesser som uppstår under kolvarnas dubbla rörelse per vevaxelvarv).

Den kraftiga ökningen av denna komponent vid lägena 82% (första nominella) och 94% (start) orsakas troligen inte av defekter i kolvgruppen utan av resonanssvängningar i motorn som är monterad i flygplanskroppen på stötdämpare.

Den justering av stötdämparna som utfördes under testerna ledde inte till några betydande förändringar i vibrationerna.

Denna situation kan förmodligen betraktas som en konstruktionsmiss av flygplansutvecklarna när de valde motorns monteringssystem (upphängning) i flygplanskroppen.

2.6.4.

De data som erhölls under balanseringen och ytterligare vibrationsprov (se flygprovresultaten i avsnitt 2.5) gör det möjligt att dra slutsatsen att periodisk vibrationsövervakning kan vara användbar för diagnostisk bedömning av flygplansmotorns tekniska skick.

Sådant arbete kan till exempel utföras med hjälp av enheten "Balanset-1", i vilken programvara funktionen för spektral vibrationsanalys är implementerad.

---

3. Resultat av balansering av propellern MTV-9-K-C/CL 260-27 och vibrationsundersökning av konstflygplanet Su-29

3.1. Inledning

Den 15 juni 2014 genomfördes en balansering av den trebladiga MTV-9-K-C/CL 260-27-propellern i flygmotorn M-14P i konstflygplanet Su-29.

Enligt tillverkaren var propellern preliminärt statiskt balanserad, vilket framgår av förekomsten av en korrigeringsvikt i plan 1, installerad vid tillverkningsanläggningen.

Balanseringen av propellern, som är direkt installerad på Su-29-flygplanet, utfördes med hjälp av vibrationsbalanseringssatsen "Balanset-1", serienummer 149.

Det mätschema som användes under balanseringen visas i fig. 3.1.

Under balanseringsprocessen monterades vibrationsgivaren (accelerometern) 1 på motorväxellådans hus med hjälp av en magnet på en speciell konsol.

Laserfasvinkelsensorn 2 var också monterad på växellådans hölje och riktad mot det reflekterande märket på ett av propellerbladen.

Analoga signaler från sensorerna överfördes via kablar till mätenheten i "Balanset-1"-enheten, där de förbehandlades digitalt.

Därefter skickades dessa signaler i digital form till en dator, där mjukvarubearbetning av dessa signaler utfördes och massan och vinkeln på den korrigeringsvikt som krävs för att kompensera för propellerns obalans beräknades.

Fig. 3.1. Mätschema för balansering av Su-29-flygplanets propeller.

Z_k - växellådans huvudkugghjul med 75 tänder;

Z_c - växellådssatelliter i en mängd av 6 stycken med 18 tänder vardera;

Z_n - växellådans stationära kugghjul med 39 kuggar.

Innan detta arbete utfördes, med tanke på erfarenheterna från balanseringen av Yak-52-flygplanspropellern, genomfördes ett antal ytterligare studier, inklusive:

• Bestämning av de naturliga frekvenserna för Su-29-flygplanets motor- och propellersvängningar;
• Kontroll av magnitud och spektral sammansättning av den initiala vibrationen i den andra pilotens kabin före balansering.

3.2. Resultat av studier av de naturliga frekvenserna för motor- och propellersvängningar

De naturliga frekvenserna för motoroscillationerna, som är monterade på stötdämpare i flygplanskroppen, bestämdes med hjälp av spektrumanalysatorn AD-3527 från A&D (Japan) genom stötexcitation av motoroscillationerna.

I spektrumet för motorupphängningens naturliga svängningar (se fig. 3.2) identifierades sex huvudfrekvenser: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz.

Av dessa antas att frekvenserna 66 Hz, 88 Hz och 120 Hz är direkt relaterade till egenskaperna hos motorns montering (upphängning) på flygplanskroppen.

Frekvenserna 16 Hz och 22 Hz är troligen förknippade med flygplanets naturliga svängningar på chassit.

Frekvensen 37 Hz är förmodligen relaterad till den naturliga frekvensen för svängningar i flygplanets propellerblad.

Detta antagande bekräftas av resultaten från kontrollen av propellersvängningarnas egenfrekvenser, som också erhållits med hjälp av metoden för slagexcitering.

I spektrumet av propellerbladets naturliga svängningar (se fig. 3.3) identifierades tre huvudfrekvenser: 37 Hz, 100 Hz och 174 Hz.

Data om egenfrekvenserna för propellerbladets och motorns svängningar i flygplanet Su-29 kan vara särskilt viktiga när man väljer den propellerrotationsfrekvens som används under balanseringen. Det viktigaste villkoret för att välja denna frekvens är att säkerställa dess maximala möjliga avstämning från de naturliga frekvenserna hos flygplanets strukturella element.

Dessutom kan kännedom om de naturliga frekvenserna för enskilda komponenter och delar av flygplanet vara användbar för att identifiera orsakerna till en kraftig ökning (vid resonans) av vissa komponenter i vibrationsspektrumet vid olika motorvarvtalslägen.

3.3. Kontroll av vibrationer i andrapilotens kabin i flygplanet Su-29 på marken före balansering

Den initiala vibrationen hos Su-29, som identifierades före propellerbalanseringen, mättes i den andra pilotens hytt i vertikal riktning med en bärbar vibrationsspektrumanalysator modell AD-3527 från A&D (Japan) i frekvensområdet 5-200 Hz.

Mätningarna utfördes vid fyra varvtalslägen för huvudmotorn, motsvarande 60%, 65%, 70% respektive 82% av dess maximala rotationsfrekvens.

De erhållna resultaten presenteras i tabell 3.1.

Som framgår av tabell 2.1 uppträder vibrationens huvudkomponenter vid propellerns rotationsfrekvenser V_в1, motorns vevaxel V_к1och luftkompressorns drivning (och/eller frekvensgivare) V_нsamt vid vevaxelns 2:a överton V_к2 och eventuellt propellerns 3:e (blad-) harmoniska V_в3som ligger nära vevaxelns andra överton i frekvens.

Tabell 3.1.

№	Propellerns rotationsfrekvens, %	Propellerns rotationsfrekvens, varv/min	Vв1	Vн	Vк1	Vв3	Vк2	Vв4	Vк3	V?	V∑, mm/sek
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

I vibrationsspektrumet vid varvtalsläget 60% hittades dessutom en oidentifierad komponent med det beräknade spektrumet vid en frekvens på 6120 cykler/min, vilket kan orsakas av resonans vid en frekvens på cirka 100 Hz hos ett av flygplanets strukturelement. Ett sådant element skulle kunna vara propellern, vars egenfrekvens är 100 Hz.

Flygplanets maximala totala vibrationer V_∑och nådde 11,5 mm/sek, uppmättes i varvtalsläget 70%.

Huvudkomponenten i den totala vibrationen i detta läge uppträder vid 2:a övertonen (4020 cykler/min) i motorvevaxelns rotationsfrekvens V_к2 och är lika med 10,8 mm/sek.

Det kan antas att denna komponent är kopplad till driften av motorns kolvgrupp (slagprocesser som uppstår under kolvarnas dubbla rörelse per vevaxelvarv).

Den kraftiga ökningen av denna komponent vid 70%-läget beror troligen på resonanssvängningarna i ett av flygplanets strukturelement (motorupphängning i flygplanskroppen) vid en frekvens på 67 Hz (4020 cykler/min).

Det bör noteras att utöver de slagstörningar som är förknippade med kolvgruppens funktion kan vibrationens storlek i detta frekvensområde påverkas av den aerodynamiska kraft som uppträder vid propellerns bladfrekvens (V_в3).

I varvtalslägena 65% och 82% ses en märkbar ökning av komponenten V_к2 (V_в3) observeras också, vilket också kan förklaras av resonanssvängningarna hos enskilda flygplanskomponenter.

Amplituden för den spektrala komponent som är associerad med propellerns obalans V_в1som identifierades vid de huvudsakliga hastighetslägena före balansering, varierade mellan 2,4 och 5,7 mm/sek, vilket i allmänhet är lägre än värdet för V_к2 vid motsvarande lägen.

Dessutom, som framgår av tabell 3.1, bestäms dess förändringar när man växlar från ett läge till ett annat inte bara av balanseringens kvalitet utan också av graden av avvägning av propellerns rotationsfrekvens från de naturliga frekvenserna hos flygplanets strukturella element.

3.4. Resultat av balansering

Propellerbalanseringen utfördes i ett plan med en rotationsfrekvens. Som ett resultat av denna balansering kompenserades propellerns dynamiska kraftobalans.

Balanseringsprotokollet återfinns nedan i Bilaga 1.

Balanseringen utfördes vid en propellerrotationsfrekvens på 1350 varv/min och omfattade två mätkörningar.

Under den första körningen bestämdes amplituden och fasen för vibrationen vid propellerns rotationsfrekvens i det initiala tillståndet.

Under den andra körningen bestämdes amplituden och fasen för vibrationen vid propellerns rotationsfrekvens efter att en provmassa med känd vikt installerats på propellern.

Baserat på resultaten av dessa mätningar bestämdes massan och installationsvinkeln för den korrigerande vikten i plan 1.

Efter att ha installerat det beräknade värdet för korrigeringsvikten på propellern, vilket var 40,9 g, minskade vibrationerna i detta varvtalsläge från 6,7 mm/sek i utgångsläget till 1,5 mm/sek efter balanseringen.

Vibrationsnivån i samband med propellerns obalans i andra varvtalslägen minskade också och låg kvar inom intervallet 1 till 2,5 mm/sek efter balanseringen.

Verifiering av balanseringskvalitetens effekt på flygplanets vibrationsnivå under flygning utfördes inte på grund av den oavsiktliga skadan på denna propeller under en av träningsflygningarna.

Det bör noteras att det resultat som erhålls under denna balansering skiljer sig avsevärt från resultatet av fabriksbalanseringen.

I synnerhet:

• Vibrationerna vid propellerns rotationsfrekvens efter balanseringen på den permanenta installationsplatsen (på utgångsaxeln i Su-29-flygplanets växellåda) minskade med mer än 4 gånger;
• Den korrigeringsvikt som installerades under balanseringsprocessen försköts i förhållande till den vikt som installerades vid tillverkningsanläggningen med cirka 130 grader.

Möjliga orsaker till denna situation kan inkludera:

• Mätsystemfel i tillverkarens balanseringsstativ (osannolikt);
• Geometriska fel i monteringsplatserna för spindelkopplingen på tillverkarens balanseringsmaskin, vilket leder till radiell rundgång av propellern när den är installerad på spindeln;
• Geometriska fel i monteringsställena för den utgående axelkopplingen i flygplanets växellåda, vilket leder till radiell rundgång av propellern när den installeras på växellådsaxeln.

3.5. Slutsatser från resultaten av arbetet

3.5.1.

Balanseringen av Su-29-flygplanets propeller, som utfördes i ett plan med en propellerrotationsfrekvens på 1350 rpm (70%), gjorde det möjligt att minska propellervibrationerna från 6,7 mm/sek till 1,5 mm/sek.

Vibrationsnivån i samband med propellerns obalans i andra varvtalslägen minskade också betydligt och låg kvar inom intervallet 1 till 2,5 mm/sek.

3.5.2.

För att klargöra de möjliga orsakerna till de otillfredsställande balanseringsresultaten som utförts vid tillverkningsanläggningen är det nödvändigt att kontrollera propellerns radiella rundgång på utgångsaxeln i flygmotorns växellåda.

---

Bilaga 1

BALANSERINGSPROTOKOLL

MTV-9-K-C/CL 260-27 propeller på Su-29 aerobatic aircraft

1. Kund: V.D. Chvokov

2. Propellerns installationsplats: utgående axel på Su-29-flygplanets växellåda

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

4. Balanseringsmetod: monterad på plats (i egna lager), i ett plan

5. Propellerns rotationsfrekvens under balansering, rpm: 1350

6. Modell, serienummer och tillverkare av balanseringsanordningen: "Balanset-1", serienummer 149

7. Regelverk som använts under balanseringen:

7.1. _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

8. Balanseringsdatum: 15.06.2014

9. Sammanfattande tabell över balanseringsresultat:

№	Resultat av mätning	Vibration, mm/sek	Obalans, g* mm
1	Före balansering *)	6.7	6135
2	Efter balansering	1.5	1350
ISO 1940 Tolerans för klass G 6,3			1500

*) Obs: Balanseringen utfördes med den av tillverkaren installerade korrigeringsvikten kvar på propellern.

10. Slutsats:

10.1. Vibrationsnivån (kvarvarande obalans) efter balansering av propellern som är monterad på utgående axel i Su-29 flygplanets växellåda (se sid. 9.2) har reducerats med mer än 4 gånger jämfört med utgångsläget (se sid. 9.1).

10.2. Parametrarna för den korrigeringsvikt (massa, installationsvinkel) som används för att uppnå resultatet i p. 10.1 skiljer sig avsevärt från parametrarna för den korrigeringsvikt som installerats av tillverkaren (MT-propeller).

I synnerhet installerades en extra korrigeringsvikt på 40,9 g på propellern under balanseringen, vilken försköts med en vinkel på 130° i förhållande till den vikt som installerats av tillverkaren.

(Den vikt som installerats av tillverkaren togs inte bort från propellern under den extra balanseringen).

Möjliga orsaker till denna situation kan inkludera:

• Fel i mätsystemet i tillverkarens balanseringsställning;
• Geometriska fel i monteringsplatserna för spindelkopplingen på tillverkarens balanseringsmaskin, vilket leder till radiell rundgång av propellern när den är installerad på spindeln;
• Geometriska fel i monteringsplatserna för den utgående axelkopplingen i flygplanets växellåda, vilket leder till radiell rundgång av propellern när den installeras på växellådans axel.

För att identifiera den specifika orsak som leder till ökad obalans i propellern när den är installerad på den utgående axeln i Su-29-flygplanets växellåda, är det nödvändigt att

• Kontrollera mätsystemet och den geometriska noggrannheten för spindelns monteringslägen på balanseringsmaskinen som används för balansering av MTV-9-K-C/CL 260-27 propellern hos tillverkaren;
• Kontrollera radiell rundgång på propellern som är monterad på utgående axel i Su-29 flygplanets växellåda.

Utförare:

Chefspecialist för LLC "Kinematics"

Feldman V.D.