Saha Koşullarında Uçak Pervanelerinin Dengelenmesi Üzerine
Özet: Bu mühendislik raporu, taşınabilir Balanset-1 cihazının uçak pervanelerinin saha dengelemesi için ilk başarılı uygulamasını belgelemektedir. Çalışmalar, Mayıs-Temmuz 2014 tarihleri arasında M-14P motorlarıyla donatılmış Yak-52 (iki kanatlı pervane) ve Su-29 (üç kanatlı MTV-9-KC/CL 260-27 pervane) uçaklarında gerçekleştirilmiştir. Başlıca bulgular: Yak-52'deki pervane titreşimi 10,2 mm/sn'den 4,2 mm/sn'ye; Su-29'da ise 6,7 mm/sn'den 1,5 mm/sn'ye (4 kattan fazla azalma) düşürülmüştür. Rapor ayrıca, birden fazla çalışma modunda ayrıntılı titreşim spektrum analizi sunmakta ve krank mili harmonikleri ve yapısal rezonanslar da dahil olmak üzere baskın titreşim kaynaklarını belirlemektedir.
1. Önsöz
İki buçuk yıl önce, işletmemiz döner mekanizmaları kendi yataklarında dengelemek için tasarlanmış "Balanset-1" cihazının seri üretimine başladı.
Bugüne kadar 180'den fazla set üretilmiştir. Bu setler, fanlar, üfleyiciler, elektrik motorları, makine milleri, pompalar, kırıcılar, ayırıcılar, santrifüjler, kardan ve krank mili tertibatları ve benzeri mekanizmaların üretimi ve işletimi de dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde etkin bir şekilde kullanılmaktadır.
Son zamanlarda Vibromera, ekipmanlarımızın saha koşullarında uçak ve helikopter pervanelerinin dengelenmesinde kullanılması olasılığına ilişkin olarak kuruluşlardan ve bireylerden çok sayıda talep almıştır.
Ne yazık ki, uzmanlarımız çeşitli makinelerin dengelemesinde uzun yıllara dayanan deneyimlerine rağmen, daha önce bu özel sorunla hiç karşılaşmamışlardı. Bu nedenle müşterilerimize verebildiğimiz tavsiyeler ve öneriler oldukça geneldi ve her zaman sorunu etkili bir şekilde çözmelerine olanak sağlamıyordu.
Bu durum, pilotluğunu yaptığı Yak-52 ve Su-29 uçaklarının pervanelerinin dengelenmesi çalışmalarını organize eden ve bizimle birlikte katılan VD Chvokov'un aktif katılımı sayesinde bu bahar aylarında iyileşmeye başladı.
Bu çalışma sırasında bazı beceriler edinildi ve "Balanset-1" cihazı kullanılarak saha koşullarında uçak pervanelerinin dengelenmesine yönelik bir teknoloji geliştirildi; bunlar arasında şunlar yer almaktadır:
- Uçaklara titreşim ve faz açısı sensörlerinin yerleştirileceği (montaj edileceği) yerlerin ve yöntemlerin belirlenmesi;
- Uçağın çeşitli yapısal elemanlarının (motor süspansiyonu, pervane kanatları) rezonans frekanslarının belirlenmesi;
- Dengeleme sırasında elde edilebilecek en düşük artık dengesizliği sağlayan motor dönüş frekanslarının (çalışma modlarının) belirlenmesi;
- Pervanenin kalan dengesizliğine ilişkin toleransların belirlenmesi.
Ayrıca, M-14P motorlarıyla donatılmış uçakların titreşim seviyelerine ilişkin ilginç veriler elde edilmiştir.
Aşağıda, bu çalışmanın sonuçlarından derlenen rapor materyalleri yer almaktadır. Dengeleme sonuçlarına ek olarak, yer ve uçuş testleri sırasında elde edilen Yak-52 ve Su-29 uçaklarının titreşim araştırmalarından elde edilen veriler de sunulmaktadır. Bu veriler hem uçak pilotları hem de bakımlarıyla ilgilenen uzmanlar için ilgi çekici olabilir.
2. Yak-52'nin Dengeleme ve Titreşim İncelemesi
2.1. Giriş
Mayıs-Temmuz 2014 tarihleri arasında, M-14P havacılık motoruyla donatılmış Yak-52 uçağının titreşim incelemesi ve iki kanatlı pervanesinin balans ayarı çalışmaları gerçekleştirildi.
Dengeleme işlemi, seri numarası 149 olan "Balanset-1" kiti kullanılarak tek bir düzlemde gerçekleştirildi.
Ölçüm şeması Şekil 2.1'de gösterilmiştir. Dengeleme sırasında titreşim sensörü (ivmeölçer) 1 Lazer faz açısı sensörü, özel olarak tasarlanmış bir braket üzerindeki manyetik bir bağlantı kullanılarak motor şanzımanının ön kapağına monte edildi. 2 Aynı zamanda şanzıman kapağına da monte edildi ve pervane kanatlarından birine uygulanan yansıtıcı işarete doğru yönlendirildi.
Sensörlerden gelen analog sinyaller, kablolar aracılığıyla "Balanset-1" cihazının ölçüm ünitesine iletildi ve burada ön dijital işlem gerçekleştirildi. Bu dijital sinyaller daha sonra bilgisayara girdi ve burada yazılım işleme yapılarak pervane dengesizliğini telafi etmek için gereken düzeltme ağırlığının kütlesi ve açısı hesaplandı.
Zk — ana dişli çark; Zs — uydular; Zn — sabit dişli çark.
Bu çalışma sırasında, Su-29 ve Yak-52 uçaklarının pervanelerinin dengelenmesinden elde edilen deneyimler dikkate alınarak bir dizi ek çalışma yürütüldü:
- Yak-52'nin motor ve pervane salınımlarının doğal frekanslarının belirlenmesi;
- Pervane dengelemesinden sonra uçuş sırasında ikinci pilot kabininde titreşim büyüklüğünü ve spektral bileşimini ölçmek;
- Pervane dengelemesinden ve motor amortisörlerinin sıkma kuvvetinin ayarlanmasından sonra titreşimin ölçülmesi.
2.2. Motor ve Pervane Salınımlarının Doğal Frekansları
Uçak gövdesindeki amortisörlere monte edilmiş motor salınımlarının doğal frekansları, A&D (Japonya) tarafından üretilen AD-3527 spektrum analizörü kullanılarak darbe uyarımı yoluyla belirlendi.
Yak-52 motor süspansiyonunun doğal salınımlarının spektrumunda (Şekil 2.2), dört ana frekans belirlenmiştir: 20 Hz, 74 Hz, 94 Hz, 120 Hz.
74 Hz, 94 Hz ve 120 Hz frekansları, motorun uçak gövdesine montajının (süspansiyonunun) özellikleriyle ilgili olabilir. 20 Hz frekansı ise büyük olasılıkla uçağın iniş takımı şasisi üzerindeki doğal salınımlarıyla ilişkilidir.
Pervane kanatlarının doğal frekansları da darbe uyarım yöntemi kullanılarak belirlendi. Dört ana frekans tespit edildi: 36 Hz, 80 Hz, 104 Hz ve 134 Hz.
Motor süspansiyonu ve pervane kanatlarının doğal salınım frekanslarına ilişkin veriler, öncelikle dengeleme sırasında pervane dönüş frekansının seçimi için önemlidir. Bu frekansın seçilmesindeki temel koşul, uçağın yapısal elemanlarının doğal salınım frekanslarından maksimum sapmayı sağlamaktır; çünkü rezonans frekanslarında titreşim ölçümlerinin doğruluğu ve tekrarlanabilirliği önemli ölçüde bozulabilir.
Ek olarak, tek tek bileşenlerin doğal frekanslarının bilinmesi, uçağın çalışması sırasında ortaya çıkabilecek çeşitli motor devir modlarında titreşimdeki ani artışların (rezonans olayları) nedenlerini belirlemek için faydalı olabilir.
2.3. Dengeleme Sonuçları
Yukarıda belirtildiği gibi, pervane dengelemesi tek bir düzlemde gerçekleştirilmiş ve böylece pervanenin kuvvet dengesizliği dinamik olarak telafi edilmiştir.
Yak-52'deki pervane tasarımı yalnızca tek bir düzeltme düzlemine izin verdiğinden, iki düzlemde dinamik dengeleme (ki bu aynı zamanda moment dengesizliğini de telafi ederdi) mümkün değildi.
Dengeleme işlemi, hem genlik hem de faz açısından en istikrarlı titreşim ölçümlerinin elde edildiği 1150 rpm (60%) dönüş frekansında gerçekleştirildi.
Klasik "iki aşamalı" şema kullanıldı:
- İlk çalıştırma sırasında, başlangıç durumunda pervane dönüş frekansındaki titreşimin genliği ve fazı belirlendi.
- İkinci deneme sırasında, pervaneye 7 gramlık bir deneme kütlesi takıldıktan sonra titreşimin genliği ve fazı belirlendi.
- Bu verilere dayanarak yazılım şu hesaplamayı yaptı: düzeltme kütlesi M = 19,5 g açıda F = 32°.
Pervanenin tasarım özelliklerinden dolayı, gerekli 32° açıda düzeltme ağırlığının takılması mümkün olmadığından, iki eşdeğer ağırlık takılmıştır:
- M1 = 14 g, F1 = 0° açısında
- M2 = 8,3 g, F2 açısı = 60°
Sonuç: Düzeltme ağırlıkları takıldıktan sonra, 1150 rpm'deki titreşim azaldı. 10,2 mm/sn ile 4,2 mm/sn. Gerçek dengesizlik 2340 g·mm'den 963 g·mm'ye düştü.
2.4. Diğer Çalışma Modlarında Titreşim
Yer testleri sırasında diğer motor çalışma modlarındaki titreşim kontrollerinin sonuçları Tablo 2.1'de sunulmuştur. Görüldüğü gibi, dengeleme işlemi Yak-52'nin tüm modlardaki titreşimini olumlu yönde etkilemiştir.
| # | Güç, % | RPM | RMS Titreşim Hızı, mm/sn |
|---|---|---|---|
| 1 | 60 | 1153 | 4.2 |
| 2 | 65 | 1257 | 2.6 |
| 3 | 70 | 1345 | 2.1 |
| 4 | 82 | 1572 | 1.25 |
Dahası, yer testleri sırasında, pervane dönüş frekansının artmasıyla titreşimde önemli bir azalma eğilimi açıkça tespit edildi. Bu durum, daha yüksek dönüş frekanslarında pervane dönüş frekansının uçağın şasi üzerindeki doğal salınım frekansından (muhtemelen 20 Hz) daha fazla sapmasıyla açıklanabilir.
2.5. Amortisör Ayarı Öncesi ve Sonrası Uçuş Sırasında Oluşan Titreşim
Pervane dengelemesinden sonra yapılan yer titreşimi testlerine (bölüm 2.3) ek olarak, Yak-52'nin uçuş sırasındaki titreşim ölçümleri de gerçekleştirildi.
Uçuş sırasındaki titreşim, ikinci pilot kabininde dikey yönde, A&D (Japonya) marka taşınabilir bir spektrum analizörü AD-3527 kullanılarak 5 ila 200 (500) Hz frekans aralığında ölçülmüştür. Ölçümler, maksimum dönüş frekansının beş ana motor devir modunda alınmıştır: 60%, 65%, 70%, 82% ve 94%.
Amortisörler ayarlanmadan önce elde edilen sonuçlar Tablo 2.2'de sunulmuştur.
| # | Pervane hızı | Titreşim spektrumu bileşenleri, Frekans (CPM) / Genlik (mm/sn) |
VΣ, mm/sn |
||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| % | RPM | Vp1 | Vn | Vc1 | Vsayfa 2 | Vc2 | Vsayfa 4 | Vc3 | Vsayfa 5 | ||
| 1 | 60 | 1155 | 1155 4.4 |
1560 1.5 |
1755 1.0 |
2310 1.5 |
3510 4.0 |
4620 1.3 |
5265 0.7 |
5775 0.9 |
6.1 |
| 2 | 65 | 1244 | 1244 3.5 |
1680 1.2 |
1890 2.1 |
2488 1.2 |
3780 4.1 |
4976 0.4 |
5670 1.2 |
6.2 | |
| 3 | 70 | 1342 | 1342 2.8 |
1860 0.4 |
2040 3.2 |
2684 0.4 |
4080 2.9 |
5369 2.3 |
5.0 | ||
| 4 | 82 | 1580 | 1580 4.7 |
2160 2.9 |
2400 1.1 |
3160 0.4 |
4800 12.5 |
13.7 | |||
| 5 | 94 | 1830 | 1830 2.2 |
2484 3.4 |
2760 1.7 |
3660 2.8 |
5520 15.8 |
7320 3.7 |
17.1 | ||
Vp = pervane harmonikleri (1., 2., 4., 5.) Vn = kompresör/frekans sensörü Vc1, Vc2, Vc3 = krank mili 1., 2., 3. Üst değer = frekans (CPM), alt değer = genlik (mm/sn).
Tablo 2.2'den de görülebileceği gibi, ana titreşim bileşenleri pervane dönüş frekansı V'de ortaya çıkmaktadır.p1, krank mili frekansı Vc1, Hava kompresörü (ve/veya frekans sensörü) sürücüsü Vn, ve bunların daha yüksek harmonikleri.
Maksimum toplam titreşim VΣ 82% (1580 rpm) ve 94% (1830 rpm) modlarında baskın bileşen bulunmuştur. Bu modlardaki baskın bileşen, krank mili dönüş frekansının 2. harmonikinde ortaya çıkar.c2, 4800 devir/dakikada 12,5 mm/sn'ye ve 5520 devir/dakikada 15,8 mm/sn'ye ulaşmaktadır.
Bu bileşenin piston grubuyla ilişkili olduğu varsayılabilir (krank milinin bir devrinde pistonların çift hareketi sırasında meydana gelen darbe süreçleri). 82% (ilk nominal) ve 94% (kalkış) modlarındaki keskin artışın, piston grubu kusurlarından değil, motorun amortisörleri üzerindeki rezonans salınımlarından kaynaklanması muhtemeldir. Bu sonuç, motor süspansiyon frekanslarını 74 Hz (4440 devir/dakika), 94 Hz (5640 devir/dakika) ve 120 Hz (7200 devir/dakika) olarak ortaya koyan doğal frekans ölçümleriyle desteklenmektedir. Bunlardan ikisi – 74 Hz ve 94 Hz – ilk nominal ve kalkış çalışma modlarındaki 2. krank mili harmonik frekanslarına yakındır.
V noktasında gözlemlenen önemli titreşimler nedeniylec2, Motor amortisörlerinin sıkma kuvveti kontrol edildi ve ayarlandı. Karşılaştırmalı sonuçlar Tablo 2.3'te sunulmuştur.
| # | % | RPM (önce / sonra) |
Vp1 | Vc2 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Önce | Sonrasında | Önce | Sonrasında | |||
| 1 | 60 | 1155 / 1140 | 1155 4.4 |
1140 3.3 |
3510 3.0 |
3480 3.6 |
| 2 | 65 | 1244 / 1260 | 1244 3.5 |
1260 3.5 |
3780 4.1 |
3840 4.3 |
| 3 | 70 | 1342 / 1350 | 1342 2.8 |
1350 3.3 |
4080 2.9 |
4080 1.2 |
| 4 | 82 | 1580 / 1590 | 1580 4.7 |
1590 4.2 |
4800 12.5 |
4830 16.7 |
| 5 | 94 | 1830 / 1860 | 1830 2.2 |
1860 2.7 |
5520 15.8 |
5640 15.2 |
Üst değer = frekans (CPM), alt değer = genlik (mm/sn).
Tablo 2.3'ten de görülebileceği gibi, amortisör ayarı uçağın ana titreşim bileşenlerinde önemli değişikliklere yol açmamıştır.
Ayrıca pervane dengesizlik bileşeni V'nin de dikkate alınması gerektiğini belirtmek gerekir.p1 82% ve 94% modlarında, V'den sırasıyla 3-7 kat daha düşüktür.c2 Bu modlarda. Diğer uçuş modlarında, Vp1 Frekans aralığı 2,8 ile 4,4 mm/sn arasındadır ve modlar arasındaki değişimler esas olarak dengeleme kalitesinden ziyade uçağın yapısal elemanlarının doğal frekanslarından sapma derecesine bağlıdır.
2.6. Sonuçlar
2.6.1.
Yak-52'nin pervanesinin 1150 rpm (60%) dönüş frekansında dengelenmesi, pervane dönüş frekansındaki titreşimi 10,2 mm/sn'den 4,2 mm/sn'ye düşürmeyi mümkün kılmıştır. "Balanset-1" cihazı kullanılarak hem Yak-52 hem de Su-29 uçaklarının pervanelerinin dengelenmesi sırasında edinilen deneyim dikkate alındığında, titreşim seviyesinde daha da büyük bir azalma elde etme olasılığı gerçekçidir; özellikle, dengeleme sırasında pervanenin daha yüksek bir dönüş frekansı seçilmesi, ölçümler sırasında belirlenen uçağın doğal salınım frekansı olan 20 Hz'den (1200 döngü/dakika) daha büyük bir sapmaya olanak sağlayacaktır.
2.6.2.
Uçuş titreşim testlerinin gösterdiği gibi (Tablo 2.2 ve 2.3'e bakınız), Yak-52 uçağının titreşim spektrumları, pervane dönüş frekansı V'deki titreşime ek olarak, başka titreşimler de içermektedir.p1, krank mili V ile ilişkili diğer birkaç önemli bileşenc1, Vc2, Vc3, Motor piston grubu ve hava kompresörü (ve/veya frekans sensörü) tahrik mili Vn.
60%, 65% ve 70% hız modlarında, bu bileşenlerin büyüklüğü pervane dengesizlik bileşeni V ile karşılaştırılabilir düzeydedir.p1. Sonuç olarak, pervane dengesizliğinden kaynaklanan titreşimin tamamen ortadan kaldırılması bile, bu çalışma modlarında uçağın toplam titreşimini yaklaşık 1,5 katından fazla azaltmaya olanak sağlamayacaktır.
2.6.3.
Maksimum toplam titreşim VΣ Yak-52 uçağının titreşiminin 82% (pervane devir sayısı 1580 rpm) ve 94% (pervane devir sayısı 1830 rpm) hız modlarında tespit edildiği belirlenmiştir. Bu titreşimin baskın bileşeni, krank mili dönüş frekansının 2. harmonikinde (V) ortaya çıkmaktadır.c2, Sırasıyla 4800 devir/dakika ve 5520 devir/dakika frekanslarında, 12,5 mm/sn ve 15,8 mm/sn değerlerine ulaşır.
Bölüm 2.5 ve 2.2'de gösterildiği gibi, belirtilen modlarda bu bileşendeki keskin artışın, piston grubunun kusurlarından değil, motorun amortisörleri üzerindeki rezonans salınımlarından kaynaklanması muhtemeldir. Testler sırasında yapılan amortisör sıkıştırma kuvvetinin ayarlanması, titreşim seviyelerinde önemli değişikliklere yol açmamıştır.
Bu durum muhtemelen bir tasarım hatası olarak değerlendirilebilir (yapısal hesapUçak geliştiricileri tarafından, uçak gövdesindeki motor montaj (süspansiyon) sisteminin seçimi sırasında kabul edilmiştir.
2.6.4.
Pervane dengelemesi sırasında elde edilen veriler ve ek olarak gerçekleştirilen titreşim testleri, periyodik titreşim izlemenin, piston grubu, krank mili, motor yatakları ve hava kompresörü tahrik sisteminin durumu da dahil olmak üzere, uçak motorunun teknik durumunun teşhis amaçlı değerlendirilmesinde faydalı olabileceğini göstermektedir.
Bu tür çalışmalar, örneğin, "Balanset-1" cihazı (şu anda şu şekilde üretilmektedir) kullanılarak gerçekleştirilebilir: Denge-1aSpektral titreşim analizi fonksiyonunun uygulandığı yazılımda (bu yazılımda sfero titreşim analizi fonksiyonu uygulanmaktadır).
3. MTV-9-KC/CL 260-27 Pervanesinin Dengelenmesi ve Su-29'un Titreşim Analizi
3.1. Giriş
15 Haziran 2014 tarihinde, Su-29 akrobasi uçağının M-14P havacılık motoruna takılı olan MTV-9-KC/CL 260-27 tipi üç kanatlı pervanenin balans ayarı çalışmaları gerçekleştirildi.
Üretici firma (MT-Propeller) tarafından sağlanan verilere göre, belirtilen pervane önceden statik olarak dengelenmiştir; bu durum, pervanenin 1. düzleminde üretim tesisinde takılan bir düzeltme ağırlığının bulunmasıyla kanıtlanmaktadır.
Su-29 şanzımanının çıkış miline doğrudan monte edilen (yani kalıcı olarak monte edildiği yere) pervanenin dengelemesi, seri numarası 149 olan "Balanset-1" titreşim dengeleme kiti kullanılarak gerçekleştirildi.
Ölçüm şeması (Şekil 3.1) genel olarak Yak-52 için kullanılan şemaya benzerdi. Titreşim sensörü (ivmeölçer) 1 Lazer faz açısı sensörü, özel olarak tasarlanmış bir braket üzerindeki manyetik bir bağlantı kullanılarak motor şanzımanının gövdesine monte edildi. 2 Aynı şekilde, sensör de şanzıman gövdesine monte edildi ve pervane kanatlarından birine uygulanan yansıtıcı işarete doğru yönlendirildi. Sensörlerden gelen analog sinyaller, kablolar aracılığıyla "Balanset-1" cihazının ölçüm ünitesine iletildi ve burada ön dijital işlem gerçekleştirildi. Daha sonra, sinyaller dijital biçimde bilgisayara girdi ve burada yazılım işleme yapılarak pervane dengesizliğini telafi etmek için gereken düzeltme ağırlığının kütlesi ve açısı hesaplandı.
Zk — ana dişli çark; Zc — uydular; Zn — sabit dişli çark.
Bu çalışmadan önce ve Yak-52 pervanesinin dengelenmesinden elde edilen deneyimler dikkate alınarak ek çalışmalar yapılmıştır:
- Su-29 motorunun ve pervane salınımlarının doğal frekanslarının belirlenmesi;
- Dengeleme işleminden önce ikinci pilot kabinindeki temel titreşimin büyüklüğünü ve spektral bileşimini kontrol etmek.
3.2. Motor ve Pervane Salınımlarının Doğal Frekansları
AD-3527 analizörü ile aynı darbe uyarım yöntemi kullanılarak, motor süspansiyon spektrumunda altı ana frekans belirlendi (Şekil 3.2): 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz.
66 Hz, 88 Hz ve 120 Hz frekanslarının, uçak gövdesindeki motor montaj (süspansiyon) sisteminin özellikleriyle doğrudan ilişkili olduğu varsayılmaktadır. 16 Hz ve 22 Hz frekansları ise büyük olasılıkla uçağın şasisi üzerindeki doğal salınımlarıyla ilişkilidir. 37 Hz frekansına gelince, bu muhtemelen uçağın pervane kanadının doğal salınım frekansıyla ilgilidir.
Bu son varsayım, pervane kanatlarının salınımlarının doğal frekanslarının ölçümlerinin sonuçlarıyla (Şekil 3.3) doğrulanmaktadır; bu ölçümlerin spektrumunda üç ana frekans belirlenmiştir: 37 Hz, 100 Hz ve 174 Hz.
Su-29'un motor süspansiyonu ve pervane kanatlarının doğal frekanslarının bilinmesi, önemli pratik öneme sahiptir. Birincisi, uçağın yapısal rezonanslarından maksimum sapmayı sağlayarak, dengeleme için pervane dönüş frekansının haklı bir şekilde seçilmesini mümkün kılar. İkincisi, bu raporun sonraki bölümlerinde gösterileceği gibi, çeşitli motor çalışma modlarında gözlemlenen titreşim nedenlerinin doğru yorumlanması ve teşhisi için gerekli temeli sağlar.
3.3. Dengeleme Öncesi Temel Kabin Titreşimi
Dengeleme işlemine başlamadan önce, Su-29'un ikinci pilot kabinindeki temel titreşim seviyelerinin ölçümleri yapıldı. Yak-52'de olduğu gibi, titreşim, A&D (Japonya) tarafından üretilen taşınabilir spektrum analizörü AD-3527 kullanılarak 5 ila 200 Hz frekans aralığında dikey yönde ölçüldü. Ölçümler, pervanenin maksimum dönüş frekansına karşılık gelen dört ana motor devir modunda (60%, 65%, 70% ve 82%) gerçekleştirildi.
Bu ölçümlerin sonuçları Tablo 3.1'de sunulmuştur.
| # | Pervane hızı | Titreşim spektrumu bileşenleri, Frekans (CPM) / Genlik (mm/sn) |
VΣ, mm/sn |
||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| % | RPM | Vp1 | Vn | Vc1 | Vsayfa 3 | Vc2 | Vsayfa 4 | Vc3 | V? | ||
| 1 | 60 | 1150 | 1150 5.4 |
1560 2.6 |
1740 2.0 |
3450 | 3480 4.2 |
6120 2.8 |
8.0 | ||
| 2 | 65 | 1240 | 1240 5.7 |
1700 2.4 |
1890 1.3 |
3720 | 3780 8.6 |
10.6 | |||
| 3 | 70 | 1320 | 1320 2.8 |
1800 2.5 |
2010 0.9 |
3960 | 4020 10.8 |
11.5 | |||
| 4 | 82 | 1580 | 1580 3.2 |
2160 1.5 |
2400 3.0 |
4740 | 4800 8.5 |
9.7 | |||
Vp = pervane harmonikleri (1., 3., 4.) Vn = kompresör/frekans sensörü Vc1, Vc2 = krank mili 1., 2. V? = tanımlanamayan bileşen. Üst değer = frekans (CPM), alt değer = genlik (mm/sn).
Ana titreşim bileşenleri, pervane dönüş frekansı V'de ortaya çıkar.p1, krank mili Vc1, Kompresör tahrik Vn, ve 2. krank mili harmonik Vc2 (Üç kanatlı pervane durumunda bu, kanat geçiş frekansı V ile de örtüşebilir)sayfa 3).
60% mod spektrumunda, pervanenin kanadının doğal frekanslarından biri olan yaklaşık 100 Hz'de rezonanstan kaynaklanmış olabilecek, 6120 döngü/dakika'da tanımlanamayan bir bileşen de bulundu.
70% modunda maksimum toplam titreşim (11,5 mm/sn) tespit edildi. Bu modda baskın bileşen V'dir.c2 4020 devir/dakikada 10,8 mm/sn'ye ulaşan bu keskin artış, 70%'de motor süspansiyonunun 67 Hz (4020 devir/dakika) civarındaki rezonans salınımlarından kaynaklanıyor olabilir.
Ayrıca, piston grubundan kaynaklanan darbe uyarımlarına ek olarak, bu frekans bölgesindeki titreşimin, pervanenin kanat geçiş frekansındaki (V) aerodinamik kuvvetlerden de etkilenebileceği belirtilmelidir.sayfa 365% ve 82% modlarında V'de belirgin bir artış gözlemlendi.c2 (Vsayfa 3Ayrıca, uçak bileşenlerinin rezonans salınımlarıyla da açıklanabilen bir bileşen de gözlemlenmektedir.
Pervane dengesizlik bileşeni Vp1 Dengeleme öncesinde modlar arasında 2,4 ile 5,7 mm/sn arasında değişen hızlar, genellikle V'den daha düşüktü.c2 İlgili modlarda. Modlar arasındaki varyasyonu sadece dengeleme kalitesiyle değil, aynı zamanda uçağın yapısal elemanlarının doğal frekanslarından sapma derecesiyle de belirlenir.
3.4. Dengeleme Sonuçları
Pervane dengelemesi, iki ölçüm çalışması kullanılarak (etki katsayılarının klasik yöntemi) 1350 rpm dönüş frekansında tek bir düzlemde gerçekleştirildi. Dengeleme protokolünün tamamı aşağıda verilmiştir. Ek 1.
Dengeleme işlemi aşağıdaki operasyonlardan oluşmuştur:
- İlk çalıştırma sırasında (başlangıç durumu), pervane dönüş frekansındaki titreşimin genliği ve fazı belirlendi.
- İkinci çalıştırma sırasında, pervaneye bilinen ağırlıkta bir deneme kütlesi takıldıktan sonra titreşimin genliği ve fazı belirlendi.
- Bu ölçüm sonuçlarına dayanarak, yazılım, pervane dengesizliğini telafi etmek için gerekli olan 1. düzlemdeki düzeltici ağırlığın kütlesini ve montaj açısını hesapladı.
Sonuç: Düzeltici ağırlığı taktıktan sonra 40,9 g, titreşim azaldı. 6,7 mm/sn ile 1,5 mm/sn. Diğer hız modlarında ise pervane dengesizliğinden kaynaklanan titreşimler belirli sınırlar içinde kaldı. 1–2,5 mm/sn.
Eğitim uçuşu sırasında pervanede meydana gelen kaza sonucu oluşan hasar nedeniyle uçuş halindeki denge kalitesinin doğrulanması gerçekleştirilememiştir.
Fabrika dengelemesinden önemli sapma. Şunu belirtmek gerekir ki, saha dengelemesi sırasında elde edilen sonuç, üretim tesisinde yapılan dengeleme sonucundan önemli ölçüde farklılık göstermektedir:
- Pervane dönüş frekansındaki titreşim, daimi montaj yerinde (Su-29 şanzımanının çıkış milinde) saha dengelemesi yapıldıktan sonra, ilk duruma (yani fabrikada dengelenmiş duruma) kıyasla 4 kattan fazla azaltılmıştır;
- Arazi dengelemesi sırasında takılan düzeltme ağırlığı yaklaşık olarak kaydırıldı. 130° Üretim tesisinde takılan düzeltici ağırlığa (MT-Propeller) göre.
Üretim tesisine takılan düzeltici ağırlık şuydu: kaldırılmadı Ek alan dengelemesi sırasında pervaneden.
Belirtilen tutarsızlığın nedenleri şunlar olabilir:
- Üretim tesisindeki terazi sisteminin ölçüm hataları (bu neden en az olası görünmektedir);
- Üretim tesisindeki dengeleme makinesinin milinin montaj yüzeylerindeki geometrik hatalar (doğruluksuzluklar), pervanenin mil üzerinde radyal salınımına neden olur;
- Su-29 uçağındaki şanzımanın çıkış milinin montaj yüzeylerindeki geometrik hatalar (doğruluksuzluklar), pervane şanzıman miline takıldığında radyal salınıma neden olur.
3.5. Sonuçlar
3.5.1.
Su-29 uçağının pervanesinin 1350 rpm (70%) pervane dönüş frekansında tek düzlemde dengelenmesi, pervane dönüş frekansındaki titreşimi başlangıç durumundaki 6,7 mm/sn'den dengeleme sonrasında 1,5 mm/sn'ye düşürmeyi mümkün kılmıştır. Motorun diğer hız modlarındaki pervane dengesizliğinden kaynaklanan titreşim de önemli ölçüde azalmış ve 1-2,5 mm/sn aralığında kalmıştır.
3.5.2.
Üretim tesisinde (MT-Propeller) pervanenin balans ayarının tatmin edici olmayan sonuçlarının nedenlerini açıklığa kavuşturmak için, Su-29 uçağının motor şanzımanının çıkış milindeki pervanenin radyal salınımının kontrol edilmesi gerekmektedir.
Ek 1: Dengeleme Protokolü
DENGELEME PROTOKOLÜ
Su-29 akrobasi uçağının MTV-9-K-C/CL 260-27 pervanesi
1. Müşteri: VD Çvokov
2. Kurulum yeri: Su-29 şanzımanının çıkış mili
3. Pervane tipi: MTV-9-KC/CL 260-27
4. Dengeleme yöntemi: Yerinde monte edilmiş (kendi yataklarında), tek bir uçak
5. Devir Sayısının Dengelenmesi: 1350
6. Dengeleme cihazı: ""Balanset-1", seri no. 149, Vibromera
7. Kullanılan standartlar: ISO 1940-1 — Rijit rotorlar için denge kalitesi gereksinimleri.
8. Tarih: 15.06.2014
9. Dengeleme sonuçlarının özeti:
| # | Ölçüm | Titreşim, mm/sn | Dengesizlik, g·mm |
|---|---|---|---|
| 1 | Dengeleme işleminden önce * | 6.7 | 6135 |
| 2 | Dengelemeden sonra | 1.5 | 1350 |
| ISO 1940 G sınıfı için tolerans 6.3 | 1500 | ||
* Dengeleme işlemi, fabrikada takılı olan düzeltici ağırlık pervanede kalacak şekilde gerçekleştirilmiştir.
10. Bulgular:
10.1. Su-29 şanzıman çıkış milindeki pervanenin dengelenmesinden sonra kalan titreşim (dengesizlik), başlangıç durumuna kıyasla 4 kattan fazla azaltıldı.
10.2. Düzeltici ağırlık parametreleri (kütle, açı), üretici (MT-Propeller) tarafından takılanlardan önemli ölçüde farklıdır. Fabrika ağırlığına göre 130° kaydırılmış, 40,9 g'lık ek bir düzeltici ağırlık takılmıştır. Fabrika ağırlığı çıkarılmamıştır.
Sorunun spesifik nedenini belirlemek için şunlar gereklidir:
- Üreticinin dengeleme makinesinde mil montajının ölçüm sistemini ve geometrik doğruluğunu kontrol edin;
- Su-29 şanzıman çıkış milindeki pervanenin radyal salınımını kontrol edin.
Yürütücü:
Baş Uzman, Vibromera
V.D. Feldman
Sıkça Sorulan Sorular
Alan pervanesi dengelemesi nedir ve neden önemlidir?
Sahada pervane dengelemesi, pervane uçağa takılıyken ve çalışma hızındayken yapılır. Fabrikada yapılan statik dengelemeden (uçaktan ayrı olarak yapılır) farklı olarak, gerçek montaj koşullarını dikkate alır: şanzıman toleransları, montaj geometrisi ve uçağın tüm dinamik sistemi. Su-29 örneğimizde, sahada gereken düzeltici ağırlık, fabrikada takılan ağırlıktan 130° farklıydı; bu da fabrikada yapılan dengelemenin tek başına optimum sonuçlar için yetersiz olabileceğini göstermektedir.
Uçak pervanesi dengelemesi için hangi ekipmanlara ihtiyaç duyulur?
Balanset-1A dengeleme kiti, bir titreşim sensörü (ivmeölçer), bir lazer faz açısı sensörü (takometre), dijital sinyal işleme için bir USB arayüz ünitesi ve dengeleme yazılımı çalıştıran bir bilgisayar içerir. Sensörler, manyetik bir stand ve braket kullanılarak motor dişli kutusu gövdesine monte edilir. Pervane kanatlarından birindeki yansıtıcı bant işareti, faz referansı görevi görür.
Dengeleme devir sayısı nasıl seçilir?
Dengeleme için dönüş frekansı, uçağın yapısal elemanlarının (motor süspansiyonu, pervane kanatları, uçağın şasisi) doğal frekanslarından maksimum sapmayı sağlamalıdır. Ek olarak, seçilen RPM, her çalıştırmada genlik ve fazda istikrarlı titreşim ölçümleri vermelidir. Yak-52 için 1150 rpm (60%); Su-29 için ise 1350 rpm (70%) seçilmiştir.
Balans ayarından sonra kabul edilebilir titreşim seviyeleri nelerdir?
ISO 1940'a göre G 6.3 sınıfı için artık dengesizlik 1500 g·mm'yi geçmemelidir. Uygulamada, iyi sonuçlar pervane dönüş frekansında 2,5 mm/sn RMS'nin altında titreşim sağlar. Su-29'da dengeleme, 1350 g·mm artık dengesizlikle 1,5 mm/sn'lik bir titreşim elde etti; bu da ISO toleransı dahilindedir.
Pervane dengelemesi, uçaktaki tüm titreşimleri ortadan kaldırabilir mi?
Hayır. Pistonlu bir uçağın titreşim spektrumu, krank mili, piston grubu, hava kompresörü tahriki ve yapısal rezonanslardan gelen bileşenleri içerir. Yak-52 analizimiz, pervane dengesizliğinin tamamen ortadan kaldırılmasının bile, en fazla çalışma modlarında toplam titreşimi yaklaşık 1,5 kat azaltacağını gösterdi. 82% ve 94% modlarında, 2. krank mili harmonik bileşeni, pervane bileşenine göre toplam titreşime 3-7 kat daha fazla baskın geldi.
Uçak pervaneleri ne sıklıkla balanslanmalıdır?
Pervaneler, büyük bakımlar sırasında, onarımlardan veya hasarlardan sonra ve aşırı titreşim fark edildiğinde dengelenmelidir. Akrobatik uçaklar, daha yüksek stres yüklemesi nedeniyle daha sık dengeleme gerektirebilir. Spektral analiz (Balanset-1A yazılımında mevcuttur) kullanılarak periyodik titreşim izleme, motor durumu değerlendirmesi için bir teşhis aracı olarak da kullanılabilir.
Pervane dengeleme için hangi Balanset modelleri mevcuttur?
Vibromera, pervane ve rotor dengelemesi için uygun çeşitli modeller sunmaktadır: Denge-1a (1.975 €) Bu çalışmada kullanılan çift kanallı taşınabilir bir sistemdir; Balanset-1A OEM (1.735 €) atölyeler ve bakım kuruluşları için entegrasyona hazır bir sürümdür Balanset-4 (€6.803) karmaşık çok düzlemli dengeleme görevleri için dört kanallı bir sistemdir. Tüm modeller spektral titreşim analizi özelliğine sahiptir ve titreşim sensörleri, lazer takometre, manyetik montaj donanımı ve PC yazılımı ile birlikte tedarik edilir.
Vibromera yerinde pervane dengeleme hizmeti verebilir mi?
Evet. Vibromera, dengeleme ekipmanlarının üretimi ve satışına ek olarak, döner makineler için saha dengeleme hizmetleri de sunmaktadır. Kendi dengeleme ekipmanına ihtiyaç duymayan kuruluşlar veya karmaşık tek seferlik görevler için, Vibromera uzmanları bu raporda açıklanan aynı Balanset enstrümantasyonunu kullanarak yerinde dinamik dengeleme gerçekleştirebilir. Hizmet talepleri, aşağıdaki iletişim bilgileri aracılığıyla iletilebilir: iletişim sayfası.
