淺談Cessna172R飛機螺旋槳動平衡配平

劉謙

（中國民用航空飛行學院飛機修理廠，四川 廣漢 618307）

1 靜平衡與動平衡的區別

螺旋槳靜平衡通常是將一根平衡軸穿過螺旋槳中心孔，將軸的兩端放在水平的靜平支衡架上，較重一端的槳葉就會自動向下并停止，根據向下旋轉速度和力度選擇合適的配重片或者鉛絲安裝在相對的一面的配重面或者配重孔上，鉛絲一般用于粗調，配重片用于細調，在對槳葉進行十字校正后，螺旋槳應能自由轉動并停止在任一位置或剩余不平衡量處于許可范圍內，靜平衡又稱單面平衡，無論是導軌式支架還是滾動軸承式支架受限于平衡軸、支架平行度以及安裝間隙，其平衡精度受到一定限制。

螺旋槳動平衡通常是待螺旋槳安裝于發動機上后，由于各槳葉重心軸向位置不一致或者受發動機轉子質量偏心的影響，高速旋轉后在槳軸線上產上不平衡動力的力偶，該力偶將導致螺旋槳和發動機軸系的振動，如果出現的振動幅值低于可接受標準，通常則需對槳盤或者槳葉進行動態平衡效正。利用電子測量技術來測定被測槳葉的振動信號，就可獲得不平衡方位和重量大小，按照配平方法就可成飛機的動態平衡，使飛機獲得很高的靈敏度和平衡精度。

2 Cessna172R飛機螺旋槳配平工具和設備

賽斯納172天鷹系列飛機是一款優秀的4座單發活塞定距二槳葉螺旋槳飛機，目前，其系列總共生產近43000架，我國初級教練機普遍也選用它，Cessna172R型飛機使用的是美國Mcauley螺旋槳公司生產的全金屬兩葉定距螺旋槳，螺旋槳型號為IC235/LFA7570，其螺旋槳最大直徑為1.9M，螺旋槳的組件包括螺旋槳，槳帽，襯墊和前、后槳盤、固定螺桿幾個部分，下面以此槳為例談談如何對槳葉進行動平衡配平。

配平工具通常包含一字改錐、鐵錘、鉛絲、配重片、稱重器、沖以及點鐘位置指示牌等。鉛絲添加的位置為水平平衡鉛孔,當平衡儀顯示指示添加鉛絲重量超過80g時，就要將螺旋槳送回廠家或者檢測機構進行專門的檢查，看是否進行噴漆等工藝改善不平衡的狀態。配重片的添加位置在垂直平衡配重面，配重片可疊加通過螺釘固定在螺旋槳上，配重片的最大疊加高度不能超過14.22mm,配重片具體參數見表1。

表1 配重片的具體參數

配重片A-4640-1的質量約為10g，A-4640-2的質量約為20g；螺釘A-1635-97的質量約為2g，A-1635-98的質量約為2.5g，A-1635-99的質量約為3g，A-1635-100的質量約為3.5g。在實際的配重中，可以根據具體的數值選取合適的配重片。

配平所需振動測試儀選用的是美國Honeywell Aero space 公司生產的基于Chadwick Helmuth Systme系統開發生產的Vibrex2000振動測試儀，振動測試儀的使用說明書中規定了其振動值的單位為IPS（英寸/秒），轉速單位為RPM（轉/分）,并以鐘表的“點鐘”表述法,表述螺旋槳旋轉平面上的相對位置。維修工作過程中，振動測試儀會根據螺旋槳的工作情況顯示出在不同方位添加不同質量的配重使螺旋槳達到動平衡，螺旋槳動平衡的測試是依據Chadwick Helmuth System系統對振動峰值的評價標準,其振動峰值可分為6個等級,如表2所示。

表2 Vibrex2000振動測試儀振動峰值評價標準

根據CESSNA172R維修工藝的規定，在維修工作過程中只要振動峰值低于0.20IPS就達到了可接受的范圍,并且在實際的維修工作過程中也是按照該標準實施。

3 Cessna172R飛機螺旋槳動平衡配平程序

3.1 試車前的準備

清點工具及設備，按發動機試車單進行地面試車，檢查發動機各參數符合要求；檢查確保電瓶主機門、磁電機開關處于關斷位，燃油關斷活門處于關斷位；拆下發動機整流罩；拆下槳帽固定在前后槳盤的螺釘，拆下槳帽。在進行螺旋槳維護工作時，在扳動螺旋槳前，必須確保磁電機開關置于關斷位。

3.2 第一次試車與振動測試儀的數據

再次檢查所有程序和儀器的安裝，發動機工作應正常，各性能參數應在規定范圍內，按照要求填寫螺旋槳動平衡測試表，測試表主要是記錄發動機在不同轉速下的振動值。通過讀取測試儀數據，初步得到一個需配平方位的重量數據，當重量數據低于80g時，我們應可以采取現場配平方式進行振動值修正，讀取重量數據后，就需將螺旋槳從發動機上拆下進行第一次配平。建議初始檢查振動值的時候，是可以帶上槳帽的，如果振動值小于0.2IPS可以不做工作，如果振動值大于1.25IPS，需要把槳帽拆下再次檢查，如果檢查后仍然大于1.25IPS，就將螺旋槳送廠檢修；完成所有調整后，若振動值小于0.2IPS，則帶上槳帽進行最終檢查。若帶上槳帽后振動值大于0.2IPS，可將槳帽翻轉180°重新裝上再次檢查，若仍然大于0.2IPS，則需更換槳帽或者將不帶槳帽條件下振動值盡可能的調低，再按槳帽影響最小的方向裝上槳帽檢查。

3.3 前槳盤的拆卸和配重填加。

標記好前槳盤上的各個螺栓位置，以便于下次安裝，拆下前槳盤固定在螺旋槳上的螺栓，剪斷并報廢螺旋槳安裝螺栓上的保險絲，留一個定位螺栓不動將螺旋槳、后槳盤和襯墊固定在一起。根據振動儀顯示的數據，先將鉛絲放在稱重器上稱重，將稱重好的鉛絲放入槳面中的配重孔中，用略小于配重孔直徑的沖桿將鉛絲夯緊，注意不要損傷配重孔；或者根據實際情況選擇配重片安裝在槳轂配平面上。填裝完結后，在確認各裝配件無誤后，按原樣裝回。

3.4 重復測試動平衡性能

試車前檢查，保證發動機各個參數正常，保持轉速試車，若振動值大于0.2IPS則讀出振動儀上的數據，在相應的平衡孔或配平面上添加或者減少鉛絲或者配平片，并且重復上小節操作再次試車直至振動值小于0.2IPS；若振動值小于0.2IPS則滿足要求并開啟大轉速再次試車，試車后重復上述步驟。整個動平衡配平就是不斷重復：試車-配平-試車，直至大轉速下的振動值小于0.2IPS。

4 結語

振動是由螺旋槳動不平衡與發動機轉子動不平衡二者的合成的，在配平過程中除了需要耐心外，有時也需要重新更換一副螺旋槳匹配，以盡可能達到所需的性能要求。