Uçağın pervanesinin saha ortamında dengelenmesi üzerine. Bölüm 2

1. D. Feldman

OU Vibromera Baş Teknisyeni

Bölüm 1 : https://vibromera.eu/example/on-balancing-the-propeller-of-the-aircraft-in-the-field-environment-part-1/

Uçağın pervanesinin saha ortamında dengelenmesi üzerine

 "Pervane uçağın sürücüsüdür,

ve bunu dengelemek için sadece bir vurucu olabilir"

3. MTV-9-K-C/CL 260-27 pervanesinin dengelenmesi ve SU-29 akrobasi uçağının titreşim testi sonuçları

3.1. Giriş

15 Haziran 2014 tarihinde, SU-29 akrobasi uçağının M-14P motorunun üç kanatlı pervanesi MTV-9-K-C/CL 260-27'yi dengeledik.

Üreticiye göre, belirtilen pervane, üretim tesisinde ayarlanan düzeltici ağırlığın 1. düzlemindeki pervane tarafından kanıtlandığı üzere, önceden statik olarak dengelenmiştir.

SU-29'a doğrudan monte edilen pervane, Balanset-1 titreşim dengeleme seti, tesis No. 149 kullanılarak dengelenmiştir.

Dengelemede kullanılan ölçüm şeması Şekil 3.1'de gösterilmektedir.

Dengeleme işlemi sırasında titreşim sensörü (ivmeölçer) 1 özel bir braket üzerindeki bir mıknatıs ile motor dişli muhafazasına monte edilmiştir.

Faz açısı için lazer sensörü 2 ayrıca dişli muhafazasına monte edilmiş ve pervane kanatlarından birine uygulanan yansıtıcı bir etiket tarafından yönlendirilmiştir.

Sensörlerden gelen analog sinyaller kablolar aracılığıyla Balanset-1'in ölçüm ünitesine iletilmiş ve burada ön dijital işleme tabi tutulmuştur.

Ayrıca, dijital formdaki bu sinyaller bilgisayara iletilmiş, bilgisayar da bunları işleyerek pervanedeki dengesizliği telafi etmek için gereken düzeltme ağırlığının kütlesini ve montaj açısını hesaplamıştır.

Şekil 3.1 SU-29'un pervanesini dengelemek için ölçüm şeması

Zk - 75 dişli ana dişli çarkı;

Zс - 18 dişli ile 6 adet dişli uyduları;

Zn - 39 dişli sabit dişli çark.

Bu çalışma sırasında, YAK-52'nin pervanelerini dengeleme deneyimini dikkate alarak, aşağıdakiler de dahil olmak üzere bir dizi ek çalışma gerçekleştirdik:

• SU-29'un motor ve pervanesinin salınımlarının doğal frekanslarının belirlenmesi;
• dengelemeden önce yardımcı pilotun kokpitindeki ilk titreşimin değerinin ve spektral bileşiminin incelenmesi;

3.2. Motor ve pervanenin doğal frekanslarına ilişkin çalışmaların sonuçları.

Uçağın gövdesindeki damperlere monte edilen motorun doğal frekansları, motor salınımlarının şok uyarımı ile AD-3527, f. A @ D, (Japonya) spektrum analizörü kullanılarak belirlenmiştir.

Altı ana frekans belirledik, yani: 16 Hz, 22 Hz, 37 Hz, 66 Hz, 88 Hz, 120 Hz (bkz. Şekil 3.2.) motor süspansiyonunun doğal salınımlarının spektrumunda.

Şekil 3.2 SU-29'un motor süspansiyonunun doğal salınım frekanslarının spektrumu

66Hz, 88Hz ve 120Hz frekanslarının motorun hava aracının gövdesine montaj özellikleriyle (süspansiyon) doğrudan ilişkili olması muhtemeldir.

16Hz ve 22Hz frekansları büyük olasılıkla uçağın şasi üzerindeki doğal salınımları ile ilişkilidir.

37Hz'lik frekans muhtemelen uçağın pervane kanadının doğal salınım frekansı ile ilgilidir.

İkinci varsayım, yine şok uyarım yöntemiyle elde edilen pervanenin doğal salınım frekanslarının kontrol sonuçlarıyla doğrulanmıştır.

Pervane kanadının doğal salınımlarının spektrumunda (bkz. Şekil 3.3), üç ana frekans tespit ettik: 37Hz, 100Hz ve 174Hz.

Şekil 3.3 SU-29'un pervane kanatlarının doğal salınım frekanslarının spektrumu

SU-29'un pervane kanadının ve motorunun doğal salınım frekanslarına ilişkin veriler, dengelemede kullanılan pervanenin dönüş hızını seçerken birincil derecede önemli olabilir. Bu frekansın seçilmesindeki ana koşul, uçağın yapısal elemanlarının salınımlarının doğal frekanslarından mümkün olan maksimum sapmayı sağlamaktır.

Ayrıca, uçağın münferit bileşenlerinin ve parçalarının salınımlarının doğal frekanslarının bilinmesi, çeşitli motor hızlarında titreşim spektrumunun belirli bileşenlerinin keskin bir şekilde artmasının (rezonans durumunda) nedenlerini belirlemek için yararlı olabilir.

3.3. Dengeleme öncesinde SU-29'un yardımcı pilotunun kokpitinde titreşim kontrolü

SU-29'un pervane dengelemesinden önce tespit edilen ilk titreşimini yardımcı pilotun kokpitinde ölçtük dikey yönde taşınabilir bir titreşim spektrum analizörü AD-3527 f.A@D (Japonya) kullanılarak 5 ila 200Hz frekans aralığında ölçülmüştür.

Ölçümler, maksimum hızının 60%, 65%, 70% ve 82%'sine eşit dört ana motor hızında gerçekleştirilmiştir.

Sonuçlar tablo 3.1'de gösterilmektedir.

Tablo 2.1'den de görebileceğimiz gibi, titreşimin ana bileşenleri pervane Vv1, motor krank mili Vk1 ve hava kompresörü tahrik dişlisi (ve/veya frekans sensörü) Vn'nin dönme hızlarında ve ayrıca 2^nd Krank mili Vk2 harmoniği ve muhtemelen 3^rd (kanat) pervane harmoniği Vv3, frekans olarak krank milinin ikinci harmoniğine yakındır.

Tablo 3.1

Buna ek olarak, 60% hız modundaki titreşim spektrumunda, 6.120 devir/dakika frekansında hesaplanan spektrumla tanımlanmayan bir bileşen ortaya çıkardık; bu, uçağın yapısal elemanlarından birinin yaklaşık 100Hz frekansındaki bir rezonansından kaynaklanıyor olabilir. Böyle bir eleman, örneğin, doğal frekanslarından biri 100Hz olan bir pervane olabilir.

Vå uçağının 11,5 mm/sn'ye ulaşan maksimum toplam titreşimi 70% hız modunda ortaya çıkmıştır.

Bu moddaki toplam titreşimin ana bileşeni kendini 2^nd motor krank mili dönüş hızı Vk2'nin harmoniği (4.020 devir/dakika) ve 10,8 mm/s'ye eşittir.

Bu bileşenin motor piston grubunun çalışmasıyla ilişkili olduğu varsayılabilir (krank milinin bir devri sırasında pistonlar iki kez yeniden konumlandırıldığında şok süreçleri).

Bu bileşenin 70% modundaki keskin artışı muhtemelen uçağın yapısal unsurlarından birinin (uçak gövdesindeki motor süspansiyonu) 67 Hz (4.020 devir/dakika) frekansındaki rezonans salınımlarından kaynaklanmaktadır.

Piston grubunun çalışmasıyla ilişkili şok uyarımlarına ek olarak, verilen frekanstaki titreşim değerinin, pervanenin kanat frekansında (Vv3) kendini gösteren aerodinamik kuvvetten etkilenebileceği unutulmamalıdır.

65% ve 82%'nin yüksek hızlı modlarında, Vk2 bileşeninde de belirgin bir artış gözlemliyoruz (Vv3), uçağın münferit bileşenlerinin rezonans salınımları ile açıklanabilir.

Pervanenin dengesizliği ile ilişkili spektral bileşenin genliği Vv1, Dengelemeden önce ana hız modları tarafından ortaya çıkarılan, 2,4 ila 5,7 mm/s arasında değişmektedir ve bu değer genellikle Vk2 ilgili modlarda.

Ayrıca, Tablo 3.1'den de görebileceğimiz gibi, bir moddan diğerine geçiş sırasındaki değişiklikleri sadece dengeleme kalitesi değil, aynı zamanda pervane dönüş frekansının hava taşıtı yapısal elemanlarının doğal salınım frekanslarından ayrılma derecesi de belirler.

3.4. Dengeleme sonuçları.

Pervane dönüş frekansında aynı düzlemde dengelenmiştir. Bu dengeleme sonucunda pervanenin dinamikteki güç dengesizliği için kompanzasyon sağlanmıştır.

Dengeleme protokolü aşağıda verilmiştir Ek 1.

Dengeleme, 1.350 rpm pervane dönüş frekansında gerçekleştirilmiş ve iki ölçüm başlangıcının uygulanmasını sağlamıştır.

İlk çalıştırma sırasında, pervanenin başlangıç durumundaki dönüş frekansında titreşimin genliğini ve fazını belirledik.

İkinci çalıştırma sırasında, pervaneye belirtilen kütlede bir test ağırlığı sabitlendikten sonra pervanenin dönme frekansındaki titreşimin genliğini ve fazını belirledik.

Bu ölçümlerin sonuçlarına göre, düzeltici ağırlığın kütlesi ve düzlem 1'deki montaj açısı belirlenmiştir.

Pervane üzerinde hesaplanan 40,9 g düzeltici ağırlık değeri sabitlendikten sonra, bu hız modundaki titreşim ilk durumdaki 6,7 mm/s'den dengeleme sonrasında 1,5 mm/s'ye düşmüştür.

Diğer yüksek hız modlarında pervanenin dengesizliği ile ilişkili titreşim seviyesi de düşmüş ve dengelemeden sonra 1 ila 2,5 mm/s aralığında olmuştur.

Eğitim uçuşlarından biri sırasında pervanenin acil durum hasarı nedeniyle balans kalitesinin uçuş sırasında uçak titreşim seviyesi üzerindeki etkisini incelemedik.

Belirtilen dengeleme yapılırken elde edilen sonucun, üretim tesisindeki dengeleme sonucundan önemli ölçüde farklı olduğuna dikkat edilmelidir.

Özellikle de:

• Kalıcı bir montaj yerinde (SU-29 dişlisinin çıkış mili üzerinde) dengelendikten sonra pervane dönüş frekansında titreşim 4 kattan fazla azalır;
• Dengeleme sürecinde yerleştirilen düzeltici ağırlık, üretim tesisinde ayarlanan ağırlığa göre yaklaşık 130º kaydırılır.

Bu durumun olası nedenleri şunlar olabilir:

• Üreticinin dengeleme standının ölçüm sistemindeki hatalar (ki bu pek olası değildir);
• Pervane balans makinesinin mil bağlantı yuvalarının geometrik hataları, pervanenin mile takıldığında radyal salgısına neden olur;
• Uçak dişli milinin bağlantı yuvalarının geometrik hataları, dişli miline takıldığında pervanede radyal bir salgıya neden olur.

3.5. Çalışma sonuçlarına ilişkin sonuçlar

3.5.1. SU-29 pervanesinin aynı düzlemde 1350 rpm pervane hızında (70%) gerçekleştirilen balansı, pervane titreşiminin 6,7 mm/s'den 1,5 mm/s'ye düşürülmesini mümkün kılmıştır.

Diğer yüksek hız modlarında pervanenin dengesizliği ile ilişkili titreşim seviyesi de önemli ölçüde azalmış ve 1 ila 2,5 mm/s arasında değişmiştir.

3.5.2. Üretim tesisinde tatmin edici olmayan balanslama sonuçlarının olası nedenlerini açıklığa kavuşturmak için, uçak motor dişlisinin tahrik mili üzerindeki radyal salgısını kontrol etmek gerekir.

Ek 1

DENGELEME PROTOKOLÜ

SU-29 akrobasi uçağının MTV-9-K-C/CL 260-27 pervaneleri için

1. Müşteri: V. D. Chvokov
2. Pervanenin montaj yeri: SU-29 dişlisinin tahrik mili
3. Pervane tipi: MTV-9-K-C/CL 260-27
4. Dengeleme yöntemi: operasyon yerinde (kendi yataklarında), aynı düzlemde monte edilir
5. Dengeleme sırasında pervane hızı, rpm: 1.350
6. Balans cihazının modeli, tesis numarası ve üreticisi: Balancet-1, tesis No.149, OU Vibromer
7. Dengelemede kullanılan düzenleyici belgeler:

7.1. GOST ISO 1940-1-2007 Titreşim. Rijit rotorlar için dengeleme kalitesi gereklilikleri. Bölüm 1. İzin verilen dengesizliğin belirlenmesi.

7.2. _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

8. Dengeleme tarihi: 15 Haziran 2014
9. Dengeleme sonuçlarının özet tablosu:

*) Not: Dengeleme, pervanenin üretici tarafından belirlenen düzeltici ağırlığı korunarak gerçekleştirilmiştir.

10. Sonuç:

10.1. SU-29 dişlisinin tahrik miline (bkz. Bölüm 9.2) takılan pervanenin dengelenmesinden sonra titreşim seviyesi (artık dengesizlik) başlangıçtakine kıyasla (bkz. Bölüm 9.1) 4 kattan fazla azalmıştır.

10.2. Madde 10.1'in sonucuna ulaşmak için kullanılan düzeltici ağırlığın parametreleri (kütle, montaj açısı), üretim tesisinde ayarlanan düzeltici ağırlığın parametrelerinden (MT-propeller) önemli ölçüde farklıdır.

Özellikle, pervaneyi dengelerken, üretim tesisinde ayarlanan ağırlığa göre 130º'lik bir açıyla kaydırılan 40,9 g'lık ek bir düzeltici ağırlık yerleştirdik.

(Üretim tesisinde yerleştirilen ağırlık kaldırılmadı ek dengeleme sırasında pervaneden).

Bu durumun olası nedenleri şunlar olabilir:

• Üretim tesisinin dengeleme standının ölçüm sistemindeki hatalar;
• Üretim tesisinin dengeleme makinesinin mil bağlantı yuvalarının geometrik hataları, pervanenin mile takıldığında radyal salgısına neden olur;
• Uçak dişlisinin tahrik milinin bağlantı yuvalarının geometrik hataları, dişli miline takıldığında pervanenin radyal salgısına neden olur.

Pervanenin Su-29 dişlisinin tahrik miline takılması sırasında artan dengesizliğe yol açan özel nedeni belirlemek gereklidir:

• Üretim tesisinde pervane MTV-9-K-C/CL 260-27'nin balansını yaparken kullanılan balans makinesinin ölçüm sistemini ve mil yuvalarının geometrik doğruluğunu kontrol etmek;
• SU-29 dişlisinin tahrik miline takılan pervanenin radyal salgısını kontrol etmek için.

Yürütücü:

OU Vibromera Baş Teknisyeni

V. D. Feldman