Mededeling. "Deze eindverhandeling was een examen. De tijdens de verdediging geformuleerde opmerkingen werden niet opgenomen"

Mededeling "Deze eindverhandeling was een examen. De tijdens de verdediging geformuleerde opmerkingen werden niet opgenomen".

Woord vooraf Aan het einde van mij studies zou ik graag iedereen bedanken die heeft bijgedragen aan de realisatie van dit eindwerk. Eerst en vooral wil ik de mensen van Noordzee Helikopters Vlaanderen, met name Bertrand Bril(voor het mogen lopen van m’n stage), Ing. Nick Jonckheere (mijn promotor) en andere technici bedanken voor hun medewerking. Het was een leerrijke ervaring mijn stage daar te mogen doen. Verder wil ik ook Ing. LuRu Ivan Becuwe bedanken die mij gedurende dit academiejaar heeft bijgestuurd met de nodige kritiek en suggesties omtrent dit eindwerk. Andere personen zoals dhr. Patrick Vanhamel (Intema Engineering), dhr. Johan Kothmeir (Telemeter Electronic GmbH) en Murdock Welborn (Honeywell Aerospace) verdienen ook vermeld te worden voor hun medewerking. En als laatste wil ik ook mijn ouders bedanken die het mogelijk gemaakt hebben mijn studies te laten realiseren. Zij waren tevens ook de proefpersonen om mijn teksten door te nemen.

Steven Hutsebaut Buysse

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert

Samenvatting Deze masterproef handelt over uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert. Tengevolge van verschillende massa die elk rotorblad van een helikopter heeft, zal er tijdens het roteren een onbalans ontstaan. Tengevolge van deze onbalans ontstaan er trillingen op de hoofdrotor die worden doorgegeven op de structuur van de helikopter. Deze trillingen hebben een negatieve invloed op het comfort voor zowel de piloot als voor de passagiers. Om deze trillingen te verminderen maakt men gebruik van meetapparatuur om deze trillingen te lokaliseren en vervolgens weg te werken. Noordzee Helikopters Vlaanderen gebruikt de Vibration eXPert kit van Honeywell. Het doel van deze masterproef situeerde zich in het analyseren van problemen die Noordzee Helikopters Vlaanderen ondervond bij het gebruik van deze apparatuur. Het eerste probleem situeerde zich bij de EC120B Colibri. Aan de hand van de gekregen fault-logs werd dit probleem gedetailleerd beschreven. Verder werd de procedure voor het gebruik van deze apparatuur op de EC120B aangepast. Het tweede probleem waren verbindingsproblemen tussen de verwerkingseenheid en de laptop. Hierover werd een rapport geschreven met een gedetailleerde omschrijving alsook de instructies om dit probleem te verhelpen indien het zich nog eens zou voordoen. Vooraleer deze opdrachten aan te pakken volgt er in de eerste hoofdstukken een algemene omschrijving over trillingen bij helikopters, het uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor, balanceergrafieken en Vibration eXPert. Trefwoorden: •

Main rotor track and balance

•

Helikopters

•

Vibration eXPert

Samenvatting

Pagina 4


Inhoudsopgave MEDEDELING ......................................................................................................................................... 2 WOORD VOORAF .................................................................................................................................. 3 SAMENVATTING .................................................................................................................................... 4 INHOUDSOPGAVE................................................................................................................................. 5 LIJST MET FIGUREN ............................................................................................................................. 8 LIJST MET TABELLEN ........................................................................................................................ 12 LIJST MET AFKORTINGEN ................................................................................................................. 13 INLEIDING............................................................................................................................................. 14 1

2

ALGEMEEN.................................................................................................................................. 15 1.1

GESCHIEDENIS VAN DE HELIKOPTER............................................................................................. 15

1.2

SOORTEN HELIKOPTERS .............................................................................................................. 16

1.3

VOORSTELLING STAGEBEDRIJF .................................................................................................... 18

1.3.1

Vloot ................................................................................................................................. 18

1.3.2

NHV technics ................................................................................................................... 19

1.3.3

Vestigingen ...................................................................................................................... 19

DE HELIKOPTER ......................................................................................................................... 20 2.1

2.1.1

De Romp .......................................................................................................................... 20

2.1.2

De hoofdrotor ................................................................................................................... 21

2.1.3

De staartrotor ................................................................................................................... 22

2.1.4

Motor en mechanische overbrengingen .......................................................................... 25

2.2 3

ALGEMENE OPBOUW ................................................................................................................... 20

FLIGHT CONTROLS ...................................................................................................................... 25

TRILLINGEN ................................................................................................................................ 29 3.1

ALGEMEEN ................................................................................................................................. 29

3.1.1

De vrije ongedempte trilling ............................................................................................. 29

3.1.2

De vrije gedempte trilling ................................................................................................. 32

3.1.3

De gedwongen trilling ...................................................................................................... 33

3.2

TRILLINGEN BIJ HELIKOPTERS ...................................................................................................... 34

3.2.1

Trillingen aan lage frequentie .......................................................................................... 35

3.2.2

Trillingen op middenfrequentie ........................................................................................ 35

3.2.3

Trillingen op hoge frequentie ........................................................................................... 36

3.3

GEVOLGEN ................................................................................................................................. 36

3.3.1

Brinelling .......................................................................................................................... 36

Inhoudsopgave

Pagina 5

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 4

TRACK AND BALANCE .............................................................................................................. 38 4.1

4.1.1

Verticale trillingen ............................................................................................................ 39

4.1.2

Laterale trillingen.............................................................................................................. 39

4.2

TRACKING .................................................................................................................................. 40

4.2.1

Stick methode .................................................................................................................. 41

4.2.2

Flag methode ................................................................................................................... 42

4.2.3

Light reflector methode .................................................................................................... 43

4.2.4

Strobe methode ............................................................................................................... 44

4.3

BALANCEREN VAN DE ROTOR ....................................................................................................... 44

4.4

BALANCEERGRAFIEKEN ............................................................................................................... 46

4.4.1

Hoe ontwikkelt men een balanceergrafiek ?.................................................................... 47

4.4.2

Interpretatie van een balanceergrafiek ............................................................................ 56

4.5

5

ALGEMEEN ................................................................................................................................. 38

REDUCEREN VAN TRILLINGEN ...................................................................................................... 60

4.5.1

Verandering van de invalshoek van het rotorblad ........................................................... 60

4.5.2

Plaatsen van gewichten ................................................................................................... 61

4.5.3

Verandering van de hoek van trim tabs ........................................................................... 61

VIBRATION EXPERT ................................................................................................................... 64 5.1

DE VERWERKINGSEENHEID .......................................................................................................... 65

5.2

FAS TRAK OPTICAL TRACKER ...................................................................................................... 65

5.2.1

Data verzamelen .............................................................................................................. 66

5.2.2

Interpretatie van data ....................................................................................................... 66

5.3

STROBEX 135M-11 .................................................................................................................... 67

5.4

SENSOREN ................................................................................................................................. 68

5.4.1

Trillingssensoren .............................................................................................................. 68

5.4.2

Magnetic pick-up .............................................................................................................. 68

5.5

DISPLAY UNIT + PRINTER ............................................................................................................ 69

5.5.1 6

Voorbeeld van een printout.............................................................................................. 69

PROBLEEMSTELLING VXP ....................................................................................................... 72 6.1

EC120 COLIBRI .......................................................................................................................... 72

6.2

VXP METINGEN OP LX-HGC ....................................................................................................... 73

6.2.1

1ste run .............................................................................................................................. 73

6.2.2

2de run .............................................................................................................................. 74

6.2.3

3de run .............................................................................................................................. 74

6.2.4

4de run .............................................................................................................................. 75

6.2.5

5de run .............................................................................................................................. 75

6.2.6

6de run .............................................................................................................................. 76

6.2.7

7de run .............................................................................................................................. 77

6.2.8

8ste run .............................................................................................................................. 77

Inhoudsopgave

Pagina 6

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 6.2.9 6.3

VXP METINGEN BIJ N263CP ....................................................................................................... 78

6.3.1 6.4 7

Conclusies ....................................................................................................................... 80

AANBEVELINGEN ......................................................................................................................... 81

MAIN ROTOR TRACK AND BALANCE OP EC120B................................................................. 82 7.1

ALGEMEEN ................................................................................................................................. 82

7.1.1

Nodige materiaal .............................................................................................................. 82

7.1.2

Toleranties ....................................................................................................................... 83

7.1.3

Aanpassingen .................................................................................................................. 83

7.2

VOORBEREIDINGEN ..................................................................................................................... 84

7.2.1

Magnetic pickup ............................................................................................................... 84

7.2.2

Accelerometers ................................................................................................................ 84

7.2.3

Targets ............................................................................................................................. 85

7.2.4

Vibration eXPert ............................................................................................................... 85

7.2.5

Configuratie software ....................................................................................................... 86

7.3

8

Conclusie ......................................................................................................................... 78

METINGEN .................................................................................................................................. 89

7.3.1

Ground run ....................................................................................................................... 90

7.3.2

Hover in ground effect ..................................................................................................... 95

7.3.3

120 KIAS .......................................................................................................................... 95

CONNECTIEPROBLEMEN VXP ................................................................................................. 96 8.1

MOGELIJKE OORZAKEN................................................................................................................ 96

8.1.1

Aansluitingen ................................................................................................................... 96

8.1.2

Correcte signalen ? .......................................................................................................... 97

8.1.3

Software ........................................................................................................................... 97

8.2

POGINGEN TOT OPLOSSEN .......................................................................................................... 97

8.2.1

Eerste poging ................................................................................................................... 97

8.2.2

Tweede poging ................................................................................................................ 98

BESLUIT ............................................................................................................................................. 100 BIJLAGEN........................................................................................................................................... 101 BIBLIOGRAFIE ................................................................................................................................... 115

Inhoudsopgave

Pagina 7


Lijst met figuren Figuur 1 Da Vinci helikopter ................................................................................................................. 15 Figuur 2 Sikorsky .................................................................................................................................. 15 Figuur 3 Lynx ........................................................................................................................................ 16 Figuur 4 Chinook .................................................................................................................................. 16 Figuur 5 V-12 ........................................................................................................................................ 17 Figuur 6 HH-43 ..................................................................................................................................... 17 Figuur 7 Ka 25 ...................................................................................................................................... 17 Figuur 8 Noordzee Helikopters Vlaanderen ......................................................................................... 18 Figuur 9 AS365 Dauphin ...................................................................................................................... 20 Figuur 10 Hoofdrotor AS365 Dauphin .................................................................................................. 21 Figuur 11 Bewegingsmogelijkheden rotorblad ..................................................................................... 21 Figuur 12 Werking staartrotor ............................................................................................................... 22 Figuur 13 schema verbinding mainrotor/tailrotor met gearbox.............................................................. 23 Figuur 14 Klassieke staartrotor ............................................................................................................ 23 Figuur 15 Fenestron AS365 Dauphin ................................................................................................... 24 Figuur 16 Werking NOTAR................................................................................................................... 25 Figuur 18 Vliegtuigbewegingen ............................................................................................................ 25 Figuur 17 ARRIEL 2C motor................................................................................................................. 25 Figuur 19 Helikopterbewegingen .......................................................................................................... 26 Figuur 20 Flightcontrols helikopter ....................................................................................................... 26 Figuur 21 Collectieve beweging ........................................................................................................... 27 Figuur 22 Cyclische beweging.............................................................................................................. 27 Figuur 23 Overzicht besturingsmogelijkheden helikopter .................................................................... 28 Figuur 24 Systeem vrije ongedempte trilling ........................................................................................ 29 Figuur 25 Verloop rotatiehoek i.f.v. tijd ................................................................................................. 30 Figuur 26 Verplaatsing i.f.v. tijd ............................................................................................................ 31 Figuur 27 Snelheid i.f.v. tijd .................................................................................................................. 31 Figuur 28 Versnelling i.f.v. tijd .............................................................................................................. 31 Figuur 29 Systeem vrije gedempte trilling ............................................................................................ 32 Figuur 30 Verloop dempingsverhouding i.f.v. tijd ................................................................................. 33 Figuur 31 Systeem gedwongen trilling ................................................................................................. 34 Figuur 32 True brinelling....................................................................................................................... 36 Figuur 33 False brinelling ..................................................................................................................... 37 Figuur 34 Laterale en verticale trillingen afkomstig van hoofdrotor ..................................................... 38 Figuur 35 Verticale en laterale trillingen op staartrotor ........................................................................ 38 Figuur 36 Out-of-track .......................................................................................................................... 39 Figuur 37 Onbalanskracht .................................................................................................................... 39 Figuur 38 Stick methode....................................................................................................................... 41

L i j s t met figuren

Pagina 8

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Figuur 39 Stick methode: situatie 1 ...................................................................................................... 41 Figuur 40 Stick methode: situatie 2 ...................................................................................................... 41 Figuur 41 Stick methode: situatie 3 ...................................................................................................... 41 Figuur 42 Flag methode ....................................................................................................................... 42 Figuur 43 Flag methode: situatie 1 ....................................................................................................... 42 Figuur 44 Flag methode: situatie 2 ....................................................................................................... 42 Figuur 45 Light reflector methode ........................................................................................................ 43 Figuur 46 Light reflector methode: situatie 1 ........................................................................................ 43 Figuur 47 Light reflector methode: situatie 2 ........................................................................................ 43 Figuur 48 Strobe methode .................................................................................................................... 44 Figuur 49 Accelerometer ...................................................................................................................... 45 Figuur 50 Schaalverdeling Amplitude [0 tot 1 IPS] ............................................................................... 46 Figuur 51 Fase hoek in 12hr verdeling ................................................................................................. 46 Figuur 52 Blanco balanceergrafiek (Amplitude + Fase hoek) .............................................................. 47 Figuur 53 Staartrotor met correctiepunten ........................................................................................... 47 Figuur 54 0.3 IPS @ 2 hr ...................................................................................................................... 48 Figuur 55 0.7 IPS @ 12hr45 ................................................................................................................. 48 Figuur 56 Resultaat op alle correctiepunten......................................................................................... 49 Figuur 57 Verplaatsen bewegingslijn ................................................................................................... 50 Figuur 58 Verlengen bewegingslijn ...................................................................................................... 50 Figuur 59 Verplaatsen bewegingslijn buiten cirkel ............................................................................... 50 Figuur 60 Inverteren bewegingslijn ...................................................................................................... 51 Figuur 61 Invloedscoëfficiënt ................................................................................................................ 52 Figuur 62 Schaalverdeling .................................................................................................................... 53 Figuur 63 Balancer Chart Clock Angle Corrector ................................................................................. 53 Figuur 64 Voorbeeld aanpassen fasehoek bij vierbladige rotor ........................................................... 54 Figuur 65 Resultaat aanpassing fasehoek bij vierbladige rotor ........................................................... 55 Figuur 66 Voorbeeld verkeerde gradiënt .............................................................................................. 56 Figuur 67 Aanduiding m.b.v kleuren..................................................................................................... 56 Figuur 68 Balanceergrafiek met trim tabs ............................................................................................ 57 Figuur 69 Eerste aanpassing op rood/blauw rotorblad ......................................................................... 57 Figuur 70 Tweede aanpassing op geel/zwart blad ............................................................................... 58 Figuur 71 Trim tabs 2 aanpassingen .................................................................................................... 59 Figuur 72 Balanceergrafiek met gewichten .......................................................................................... 59 Figuur 73 Pitch change link van MD Explorer ...................................................................................... 60 Figuur 74 Toevoegen gewicht op hoofdrotor AS365N3 Dauphin......................................................... 61 Figuur 75 Invloed verandering trim tabs ............................................................................................... 62 Figuur 76 Verandering trimtabs ............................................................................................................ 62 Figuur 77 Tabtool ................................................................................................................................. 63 Figuur 78 Trimtab AS365N3 Dauphin .................................................................................................. 63


Pagina 9

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Figuur 79 Trimtab EC120B Colibri ....................................................................................................... 63 Figuur 80 Vibration eXPert ................................................................................................................... 64 Figuur 81 Verwerkingseenheid ............................................................................................................. 65 Figuur 82 FasTrak ................................................................................................................................ 65 Figuur 83 Werking FasTrak .................................................................................................................. 66 Figuur 84 Strobex ................................................................................................................................. 67 Figuur 85 Accelerometer ...................................................................................................................... 68 Figuur 86 Elektromagnetische opnemer .............................................................................................. 68 Figuur 87 Magnetic pickup bij AS365N3 .............................................................................................. 68 Figuur 88 Display unit en printer .......................................................................................................... 69 Figuur 89 Printout ................................................................................................................................. 69 Figuur 90 Grafische voorstelling balance measurements .................................................................... 70 Figuur 91 Grafische voorstelling track height ....................................................................................... 70 Figuur 92 EC120B (LX-HGC) ............................................................................................................... 73 Figuur 93 LX-HGC 1ste run .................................................................................................................. 73 Figuur 94 LX-HGC 2e run..................................................................................................................... 74 Figuur 95 LX-HGC 3e run..................................................................................................................... 74 Figuur 96 LX-HGC 4e run..................................................................................................................... 75 Figuur 97 LX-HGC 5e run..................................................................................................................... 75 Figuur 98 LX-HGC 6e run..................................................................................................................... 76 Figuur 99 LX-HGC 7e run..................................................................................................................... 77 Figuur 100 LX-HGC 8ste run ................................................................................................................ 77 Figuur 101 EC120B (N263CP) ............................................................................................................. 78 Figuur 102 Aanpassingen..................................................................................................................... 79 Figuur 103 Situatie 1ste run ................................................................................................................. 80 Figuur 104 Situatie 2e run .................................................................................................................... 80 Figuur 105 Volgorde rotorbladen EC120B ........................................................................................... 80 Figuur 106 Installatie accelerometer verticale trillingen ....................................................................... 84 Figuur 107 Installatie accelerometer horizontale trillingen ................................................................... 84 Figuur 108 Overzicht verbindingen met AU ......................................................................................... 85 Figuur 109 Introductiescherm ............................................................................................................... 86 Figuur 110 Load Application ................................................................................................................. 86 Figuur 111 Connecting to AU ............................................................................................................... 86 Figuur 112 Powerup self test ................................................................................................................ 87 Figuur 113 AC/ID .................................................................................................................................. 87 Figuur 114 Select Procedure ................................................................................................................ 88 Figuur 115 Date/time ............................................................................................................................ 88 Figuur 116 Main Rotor Balance Run 1 ................................................................................................. 88 Figuur 117 Settings .............................................................................................................................. 89 Figuur 118 Measurements Only ........................................................................................................... 90


Pagina 10

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Figuur 119 Schematische weergave blade spread .............................................................................. 91 Figuur 120 Flash Strobe (Synchronized to AZ) .................................................................................... 91 Figuur 121 Flash Strobe (Free running) ............................................................................................... 92 Figuur 122 Collect ................................................................................................................................ 93 Figuur 123 Acquisition done ................................................................................................................. 93 Figuur 124 Solution .............................................................................................................................. 94 Figuur 125 Next Run ............................................................................................................................ 94 Figuur 126 OO-NHC ............................................................................................................................. 96 Figuur 127 Overzicht aansluitingen op AU ........................................................................................... 96 Figuur 128 Schema proefopstelling ...................................................................................................... 97 Figuur 129 Connect to AU .................................................................................................................... 98 Figuur 130 Reset AU & Clear Database .............................................................................................. 98 Figuur 131 Waarschuwing .................................................................................................................... 98 Figuur 132 Poging tot verbinding maken.............................................................................................. 99 Figuur 133 Time Out melding ............................................................................................................... 99 Figuur 134 Powerup self test ................................................................................................................ 99


Pagina 11


Lijst met tabellen Tabel 1 Gegevens AS365N3 Dauphin ................................................................................................. 34 Tabel 2 Gegevens EC120B Colibri ...................................................................................................... 35 Tabel 3 Resultaten run met test weight ................................................................................................ 49 Tabel 4 Algemene gegevens EC120B ................................................................................................. 72 Tabel 5 Overzicht meetresultaten LX-HGC .......................................................................................... 78 Tabel 6 Resultaten 1ste run met Strobex ............................................................................................. 79 Tabel 7 Resultaten 2e run met Strobex................................................................................................ 79 Tabel 8 Resultaten 1ste run met FasTrak ............................................................................................ 79 Tabel 9 Resultaten 2e run met FasTrak ............................................................................................... 79 Tabel 10 Nodige materiaal ................................................................................................................... 82 Tabel 11 Toleranties op EC120B ......................................................................................................... 83 Tabel 12 Rekenvoorbeeld blade spread .............................................................................................. 91

L i j s t met tabellen

Pagina 12


Lijst met afkortingen A

K

AC/ID: Aircraft identification

KIAS: Knots indicated airspeed

AS. Aerospatiale

kW. kilo Watt

AU: Acquisition Unit

M D m.a.w.: met andere woorden d.m.v.: door middel van

m.b.v.. met behulp van

DU: Display Unit

MD. McDonnell Douglas mm. millimeter

E N e: excentriciteit e.d. en dergelijke

NHV. Noordzee Helikopters Vlaanderen

EC. Eurocopter

NOTAR. No tail rotor

EHD: Elasto hydro dynamic

NR. n per revolution

F ft: voet = 0.3048 m

R RPM: Rate per minute RTB: Rotor track and balance

G T gr: gram t.o.v.. ten opzichte van

H U Hz: Hertz U. Onbalans

I V i.p.v.: in plaats van IGE: In ground effect

VIP: Very important person

IPS: Inches per second

VXP: Vibration eXPert

L i j s t met afkortingen

Pagina 13


Inleiding Tijdens het laatste jaar moeten we stage lopen in een bedrijf naar keuze. Mijn oog is gevallen op Noordzee Helikopters Vlaanderen. Ik heb deze stageplaats gekozen met het doel meer kennis te verwerven over helikopters. Hierdoor werd mijn eindwerk ook gekoppeld aan mijn stageplaats. Tijdens deze stage heb ik kennisgemaakt met het dagdagelijkse leven in een onderhoudsbedrijf en heb ik vooral gemerkt dat er veel variatie zit in het werk wat deze sector ook aantrekkelijk maakt. Verder heb ik ook mijn voorkennis over helikopters kunnen verwerven d.m.v. informatie die het bedrijf ter beschikking stelde. Mijn eindwerk handelt over het uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert. Vibration eXPert is een meetapparatuur die NHV gebruikt voor het uitvoeren van een RTB meting. Om de werking van deze apparatuur beter te verstaan wordt er in de eerste hoofdstukken een algemene omschrijving gegeven over de helikopter zelf. Verder wordt er nagegaan wat trillingen precies zijn en op welke manier deze voorkomen op een helikopter. In een volgend hoofdstuk bespreek ik het uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor. Eerst wat dit wil zeggen, welke methodes er gebruikt worden. Ook wordt het gebruik van balanceergrafieken nauwkeurig uitgelegd (hoe worden deze opgebouwd, wat kan men er op aflezen ?) m.b.v. voorbeelden. Verder zal ik ook uitleggen hoe deze gemeten trillingen weggewerkt kunnen worden op helikopters. Dan volgt er een apart hoofdstuk over de Vibartion eXPert zelf. Met al deze informatie zijn we gewapend om een analyse te maken van de problemen die NHV ervoer met deze apparatuur. Met deze analyse was ik vervolgens in staat aanbevelingen te geven die ik verwerkt heb in een procedure om te gebruiken op de EC120B.

Inleiding

Pagina 14

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert

1 Algemeen n 1.1 Geschied G denis van n de helik kopter

Figuur 1 Da Vinci he elikopter

De gesschiedenis van de he elikopter ga aat ver teru ug in de tijd d. Leonard do da Vinci spierkrach (1452-1 1519) was de eerste die op hett idee kwam m om de menselijke m ht met hefbom men te verg groten. Da a Vinci ontw wierp vleug gels voor de d mens m maar probee erde ook een andere piste p uit. Wanneer W ee en met sch hroefdraad d uitgeruste e houten pin zich met een draaibew weging in een e balk ka an voortbewegen, wa aarom zou dan een oef in de lu ucht niet he etzelfde do oen? De da Vinci helikopter he eeft reusachtige schro nooit ge evlogen. Pas ruim 400 jaar later werd d de eerste e helikopte ervlucht ge emaakt.

Fig guur 2 Sikors sky

as Igor Siko orsky die dit d op zijn naam n schre eef. In 190 09 en 1910 0 bouwde hij h al Het wa een twe eetal heliko opters. Ecchter wege ens gebrek k aan de juiste middelen strandd de de ontwikkkeling hier tijdelijk. In de jaren '3 30 hervatte e Igor zijn droom om een heliko opter te bouwen n. Kort voor de Twee ede Wereldoorlog vo ond hij de staartrotor s uit. Het aanbre engen van de staartro otor is tege enwoordig heel gebru uikelijk. En dit keer slaagde e hij wel, want w op 14 septembe er 1939 ma aakte hij ,in n zijn eigen n ontworpe en

Algemeen

Pagina 15 5

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert helikop pter (VS-30 00), de eerrste vlucht. Al eerderr waren er luchtvaartuigen die voor v helikop pter door moesten m ga aan. Maar de d helikoptter die Siko orsky ontw wierp was de d eerste helikopter in de uitvo oering zoalls we de he elikopter ke ennen, duss met een hoofdro otor en een n staartroto or. Sikorskky richtte zelf z het bed drijf op watt tot op hed den nog altijd helikoptters ontwikkkelt en pro oduceert. Igor Sikorssky overlee ed in 1972 2 op 83jarige le eeftijd.

1.2 Soorten S h helikopte ers We heb bben vandaag de dag verschillende types s helikopte ers. Hieron nder volgt een e beknop pte opsomm ming. De meest m voorrkomende soort is de e com mbinatie van n 1 hoofdro otor en 1 staa artrotor.

Fig guur 3 Lynx

Een an ndere soortt is een tan ndemrotor die meer to oepasbaarr is op grote ere helikop pters. De tw wee hoofdrrotoren draaien n in tegeng gestelde ricchting zoda at het moment van elke e rotor w Dezze construcctie geneutraliseerd wordt.

F Figuur 4 Chin nook

is veel ingewikkelder dan de e eerst endste vernoemde soort. Het beke voorbeeld is de Chinook. C

Algemeen

Pagina 16 6

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert Een andere exxotische uitvoering is s het atsen van tw wee rotore en naast elkaar. plaa Dit type is noo oit populair geweest en e is enke el toegepast op de M Mil Mi-12. Fig guur 5 V-12

Figuur hiernaast toont t ons twee t rotore en die als het ware in elkaar drraaien zoa als twee ta andwielen doen. d Ookk dit type heeft zo oals de tan ndemrotor geen staartro otor nodig omwille va an dezelfde e reden. Figuur 6 HH H-43

Tens slotte hebb ben we nog g de coaxiale rotor. De ene rotor bevin ndt zich bo oven de andere a en beide b draa aien in tege engestelde richting.

Fig guur 7 Ka 25

Algemeen

Pagina 17 7


1.3 Voorstelling stagebedrijf

Figuur 8 Noordzee Helikopters Vlaanderen

Noordzee Helikopters Vlaanderen (gevestigd te Oostende) biedt transportdiensten voor passagiers en goederen aan met helikopters in België en omliggende landen. Het bedrijf specialiseert zich in: •

vervoer van personen van en naar schepen op de Noordzee;

•

medische urgentiedienst per helikopter;

•

VIP transport.

1.3.1 Vloot Om deze diensten te kunnen verlenen beschikt NHVover een vloot van 9 helikopters: •

Eurocopter AS365N3 Dauphin ( 4 exemplaren);

•

Eurocopter AS365N2 Dauphin (2 exemplaren);

•

Eurocopter EC120B Colibri (1 exemplaar) ;

•

Eurocopter EC145 (1 exemplaar);

•

MD Explorer (2 exemplaren).

Algemeen

Pagina 18

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 1.3.2 NHV technics NHV beschikt over de middelen, gekwalificeerd personeel en de nodige certificaties voor het uitvoeren van volgende onderhoudsactiviteiten: •

line maintenance. Dit is ieder onderhoud dat uitgevoerd moet worden voor aanvang van een vlucht en dit om te verzekeren dat de helikopter veilig en geschikt is voor het uitvoeren van een vlucht. Dit kan o.a. omvatten kleine reparaties, periodiek onderhoud, vervangen van een onderdeel e.d;

•

base maintenance: onderhoud boven de 600 uren.

Naast het onderhoud van helikopters, behoren de meeste personeelsleden van NHV technics tot de bemanning zelf, zijnde als bediener van de lier of veiligheidscrew. Dit heeft als voordeel dat eventuele defecten op korte termijn kunnen opgelost worden. 1.3.3 Vestigingen Naast Oostende heeft NHV nog andere vestigingen waar ze actief is: •

Antwerp Heliport;

•

centre Hospitalier ARRAS;

•

centre Hospitalier Medicalisé BRA;

•

Lille.

Algemeen

Pagina 19


2 De helikopter 2.1 Algemene opbouw Een helikopter bestaat uit vier grote delen: •

de romp;

•

de hoofdrotor;

•

de staartrotor;

•

motor met mechanische overbrenging.

2.1.1 De Romp De romp van de helikopter bestaat uit volgende onderdelen: •

de cabine voor de piloot, passagiers, vracht en instrumentatie;

•

de kap met de motor en de mechanische overbrengingen;

•

het landingsgestel;

•

de staart;

•

een verticaal en een horizontaal stabilisatievlak.

Figuur 9 AS365 Dauphin

D e helikopter

Pagina 20

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert 2.1.2 De hoofdrrotor ofdrotor van n de heliko opter is hett belangrijk kste onderd deel. De h hoofdrotor kan 2 De hoo tot 8 bla aden beva atten die we e kunnen beschouwe b en als rote erende vleu ugels.

Figuur 10 Hoofdrotor AS S365 Dauphin n

Het roto orblad hee eft drie bew wegingsmo ogelijkhede en met bijhorend scharnier. a) Het rotorbllad kan op p en neer bewegen b (= = klapbewe eging). Ditt wordt v verwezenl ijkt met be ehulp van het h klapsch harnier. b) Het rotorbllad kan in het rotorvlak een zwaaibeweging hebben n. Hiervoo or hebben we e het zwaa aischarnierr. ok worden verdraaid v om o de lang gsas van h het blad => > c) Het rotorbllad kan oo instelscharrnier. Klapsccharnier

instelsstang

Z Zwaaischa arnier Figu uur 11 Beweg gingsmogelijkheden rotorrblad

De versschillende rotoren ku unnen geklasseerd worden w volg gens het aa antal articu ulaties en de stijfheid. s

D e he elikopter

Pagina 21 1

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 2.1.2.1 Aantal articulaties Wanneer we kijken naar het aantal articulaties kunnen we volgende onderverdeling maken: •

gearticuleerd: dit wil zeggen dat de drie scharnieren aanwezig zijn als gewrichten;

•

semi-gearticuleerd: hoogstens twee scharnieren niet aanwezig als gewricht maar gevormd uit buigzaamheid van de bladbevestiging;

•

niet-gearticuleerd: alle scharnieren worden verkregen door buigzaamheid van de bladbevestiging.

2.1.2.2 Stijfheid De onderverdeling naar stijfheid ziet er als volgt uit: •

rigide rotor: rotornaaf is stijf en rotorblad is buigzaam;

•

remi-rigide rotor: rotornaaf is buigzaam en rotorblad is stijf.

2.1.3 De staartrotor De functie van de staartrotor is een kracht te leveren om het reactiemoment ( dat de romp opwekt) te compenseren. Zonder de staartrotor zou de helikopter ongewild beginnen ronddraaien.

Figuur 12 Werking staartrotor

D e helikopter

Pagina 22

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert De staartrotor is meestal verbonden met de hoofdrotor via een systeem van drijfassen en een versnellingsbak (gearbox). Onderstaande figuur verduidelijkt dit.

Figuur 13 schema verbinding mainrotor/tailrotor met gearbox

2.1.3.1 Soorten We onderscheiden een 3 tal soorten staartrotoren. a) Klassieke staartrotor: Trek/duwrotor Bij de klassieke staartrotor wordt onderscheid gemaakt of de lucht langs het kielvlak gezogen wordt(duwrotor) of er tegenaan geblazen wordt (trekrotor).

Figuur 14 Klassieke staartrotor

b) Fenestron De fenestron bestaat (geïnstalleerd op de AS365N3 en EC120B) uit een veelbladige rotor in een tunnelconstructie. Dit type rotor biedt tal van voordelen zoals: •

betere bescherming tegen beschadiging;

•

betere bescherming voor het grondpersoneel;

•

heeft kleinere afmetingen dan de traditionele staartrotor;

D e helikopter

Pagina 23

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert •

verminderd geluidsniveau.

Figuur 15 Fenestron AS365 Dauphin

c) NOTAR Ook wel no tail rotor genoemd. Deze maakt het mogelijk de klassieke staartrotor volledig achterwege te laten. Een belangrijk begrip om de werking hiervan uit te leggen is het Coanda effect. Het Coanda-effect is het verschijnsel dat een vloeistof- of gasstroom de neiging heeft een bol oppervlak te volgen i.p.v. een rechte lijn in de oorspronkelijke richting. M.a.w. de stroming heeft de neiging om te blijven plakken aan een oppervlakte. In het geval van de MD Explorer is dit de tailboom. Deze tailboom is voorzien van slot vanes (enkel aan de rechterzijde) waarlangs een deel van de lucht (afkomstig van de notar fan) geleid wordt. Het andere deel van de lucht verlaat de tailboom via het uiteinde van de staart. Deze slot vanes laten toe deze lucht naar buiten te laten stromen en zullen door het coanda effect blijven kleven aan de tailboom. De lucht die vanuit de tailboom door de slots naar buiten wordt geforceerd, mengt zich met de neerwaartse stroming van de hoofdrotor (= main rotor wake) en vormt op deze manier een grenslaag rond de tailboom. De stroming in deze grenslaag versnelt waardoor de druk daalt (Wet van Bernouilli). Aan de linkerzijde van de tailboom hebben we enkel de neerwaartse stroming van de hoofdrotor. Hierdoor ontstaat er een verschildruk tussen de linkerzijde (overdruk) en rechterzijde (onderdruk) met als resultaat dat de tailboom naar rechts wordt geduwd.

D e helikopter

Pagina 24


Figuur 16 Werking NOTAR

2.1.4 Motor en mechanis sche overb brenginge en De mee este helikop pters worden met turbinem motoren aa angedreven. Deze ku unnen een vermogen levveren dat sschommelt tussen 300 tot 1500 kW. Kleinere h helikopters s die minder vermogen v nodig heb bben zullen n dan eerder zuigermoto z oren gebruiken. Figuur 17 AR RRIEL 2C mo otor

2.2 Flight F Controls Wanne eer we de bewegings b smogelijkhe eden van een e vliegtuig vergelijkken met de eze van een helikopter ku unnen we het h volgend de zeggen. •

Een vliegtu uig kan voo orwaarts bewegen, b naar n links of o rechts draaien. He et kan o naar boven ook b of na aar onder bewegen. b Hieruit kunnen we d dus besluite en dat e vliegtu een uig in 5 verrschillende e richtingen n kan bewe egen.

Figuur 18 8 Vliegtuigbe ewegingen

D e he elikopter

Pagina 25 5

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert •

Naast de beweginge b en van een vliegtuig kan een he elikopter n nog 3 dinge en extra d doen wat een e vliegtu uig niet kan n: o ach hterwaarts vliegen; o het volledige toestel t kan n in de luch ht roteren; o het kan stilhan ngen in de e lucht (hov veren).

Figuur 19 Helikopterbe ewegingen

Om al deze d bewe egingen va an de heliko opter te ve erwezenlijkken gebeurrt de besturing met: •

c collectieve e stick;

•

c cyclische s stick;

•

pedalen.

stick C Cyclische

Collectiieve stick

Pedalen Figuur 20 Flightcontrol F s helikopter

D e he elikopter

Pagina 26 6

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert De collectieve stick is het besturingselement dat de piloot toelaat z’n helikopter te laten stijgen of dalen door de aanvalshoek van alle rotorbladen van de hoofdrotor te veranderen . Wanneer de piloot de collectieve stick naar boven trekt, vergroot de instelhoek van elk rotorblad met als gevolg een grotere draagkracht.

Figuur 21 Collectieve beweging

De cyclische stick wordt gebruikt om de helikopter voor/achterwaarts, naar links/ rechts te laten vliegen. De beweging van de stick komt overeen met de beweging van het hele rotorsysteem. Dus als we de stick naar voren duwen, dan zal ook het ganse rotorsysteem naar voren gericht zijn met als gevolg dat de helikopter een voorwaartse beweging zal maken.

Figuur 22 Cyclische beweging

D e helikopter

Pagina 27

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert De ped dalen staan n in voor de e besturing g rond de top t as van de helikop pter. Doorr middel van dezze pedalen n kan de in nstelhoek van v de roto orbladen va an de staa artrotor gecontroleerd wo orden. Ondersstaande fig guur geeft een e overzicht van de eze drie be esturingsele ementen met m de overeenkomstige e beweging g die de he elikopter ma aakt.

Figuur 23 3 Overzicht besturingsmo b ogelijkheden helikopter

D e he elikopter

Pagina 28 8


3 Trillingen 3.1 Algemeen Wanneer we over trillingen praten dan bedoelen we een periodieke beweging van een lichaam rond zijn evenwichtsstand. Deze wordt gekenmerkt door: •

een frequentie: het aantal volledige periodes afgelegd per seconde;

•

de amplitude: de maximale verplaatsing van het voorwerp uit de evenwichtsstand.

Er kunnen twee soorten trillingen optreden: •

lineaire trillingen waarbij de verplaatsing van het voorwerp uit zijn evenwichtspositie wordt bepaald door een lengtecoördinaat, uitgedrukt in mm;

•

rotatietrillingen waarbij de positie wordt bepaald door een hoekparameter uitgedrukt in radialen of graden.

Deze trillingen kunnen we vervolgens nog onderverdelen in de vrije ongedempte trilling, de vrije gedempte trilling en de gedwongen trilling. De vergelijkingen van lineaire trillingen en rotatietrillingen zijn volledig gelijkaardig. 3.1.1 De vrije ongedempte trilling Onderstaande figuur geeft een rotatiesysteem weer. Zoals we kunnen zien wordt deze voorgesteld door een schijf bevestigt op de ene zijde van een massaloze elastische as terwijl de andere zijde van deze as ingeklemd is.

Figuur 24 Systeem vrije ongedempte trilling

Trillingen

Pagina 29

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Door middel van een uitwendig moment M verdraaien we de schijf over een kleine hoek θ en we laten deze vervolgens terug los. Als gevolg hiervan zal de getorste as het systeem in beweging brengen waardoor er een vrije rotatietrilling zal ontstaan. 3.1.1.1 De bewegingsvergelijking Wanneer we deze schijf over een kleine hoek θ verdraaien, dan zal de schijf een terugroepend moment -kt θ uitoefenen. De vergelijking van deze trillingen :

θ(t) = Θ cos (w0t – f)

met:

⎛ . ⎜θ Θ = θ0 ² + ⎜ 0 ⎜ ω0 ⎝

⎞ ⎟ ⎟⎟ ⎠

⎛ . θ0 ϕ = bgtg⎜⎜ ⎜ ω0 *θ 0 ⎝

2

⎞ ⎟ ⎟⎟ ⎠

Het verloop van deze functie kunnen we als volgt voorstellen: Rotatiehoek θ Θ cos(f) = θ0

Amplitude Θ

Tijd [sec]

Figuur 25 Verloop rotatiehoek i.f.v. tijd

De eigenfrequentie :

f0 =

k 1 * t 2π Im

Trillingen

Pagina 30

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Wanneer we de bewegingsvergelijking tweemaal afleiden vinden we vervolgens de snelheid en de versnelling van de schijf gedurende de trilling. •

θ(t) = Θ cos (w0t – f)

De verplaatsing: Θ

Figuur 26 Verplaatsing i.f.v. tijd

•

De snelheid

.

θ(t ) = −ω 0 Θ sin(ω 0 t − ϕ )

ω0 Θ

Figuur 27 Snelheid i.f.v. tijd

•

De versnelling:

..

θ (t ) = −(ω 0 )²Θ cos(ω 0 t − ϕ ) w0 ² Θ

Figuur 28 Versnelling i.f.v. tijd

Zoals we kunnen zien, ijlt de snelheid 90° voor op de verplaatsing terwijl de versnelling altijd tegengesteld is aan de verplaatsing.

Trillingen

Pagina 31

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 3.1.2 De vrije gedempte trilling Tengevolge van inwendige en uitwendige wrijving en de weerstand tegen de beweging zal de energie in een vrij trillend systeem geleidelijk afnemen en deze zal worden omgezet in warmte. Het systeem zal uiteindelijk tot rust komen in de evenwichtstoestand. Deze afname van energie noemen we demping. 3.1.2.1 De bewegingsvergelijking We beschouwen onderstaand systeem voor het afleiden van de bewegingsvergelijking. We isoleren vervolgens de massa en op rechterfiguur duiden we de inwerkende krachten aan.

Figuur 29 Systeem vrije gedempte trilling

De oplossing van deze trilling is: x(t) = C1e r1t + C 2 e r2t

•

met:

•

C1 en C2 integraalconstanten die volgen uit de beginvoorwaarden. r1 en r2 zijn de oplossingen van een karakteristieke vergelijking: mr²+cr+k = 0 − c ± c ² − 4km r1,2 = 2m

We voeren enkele begrippen in:

k m

•

de eigenpulsatie: ω 0 =

•

de dempingsverhouding: D =

•

kritische dempingsconstante: c c = 2 km

c cc

Trillingen

Pagina 32

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Met deze begrippen kunnen we r1,2 op een andere manier noteren: r1,2 = ω 0 (− D ± D ² − 1)

De oplossing van de vrije gedempte trilling kunnen we grafisch weergeven als functie van de dempingsverhouding.

Figuur 30 Verloop dempingsverhouding i.f.v. tijd

We onderscheiden 3 gevallen: • • •

overkritische demping: D > 1 ; r1 en r2 zijn reëel en ongelijk; kritische demping: D = 1 ; r1 en r2 zijn reëel en gelijk; onderkritische demping: D < 1 ; r1 en r2 zijn imaginair.

3.1.3 De gedwongen trilling Wanneer er een uitwendige periodieke kracht inwerkt op een trilsysteem, dan zal dat systeem trillen met een frequentie die gelijk is aan deze van de uitwendige kracht. De trilling die hieruit ontstaat noemen we een gedwongen trilling. Wanneer de frequentie van de uitwendige kracht gelijk is aan de eigen frequentie van het systeem, dan is het systeem in resonantie. Deze toestand mag slechts korte tijd aanhouden, zoniet zal er breuk optreden.

Trillingen

Pagina 33


Figuur 31 Systeem gedwongen trilling

De gedwongen trilling bestaat uit : •

Een uitstervend overgangsverschijnsel:

x(t) = X d e −ω0 Dt cos(ω d t − ϕ d ) •

De regimetoestand: x(t) = Xcos(ωt - ϕ )

3.2 Trillingen bij helikopters Trillingen zijn een van de grootste zorgen bij technici. Geen enkele andere factor draagt zoveel bij voor de verslechtering van onderdelen als trillingen. Trillingen afkomstig van de hoofdrotor zijn verantwoordelijk voor het verminderd comfort van de piloot en passagiers. De reden dat men deze trillingen gewaar wordt is omdat deze zich binnen het frequentiegebied ,voelbaar voor de mens, bevinden ( tussen 1 en 80Hz). •

Dauphin AS365N3

Toerental [RPM]: Aantal: Diameter [m]: Frequentie [Hz]:

Hoofdrotor

Staartrotor

350

4010

4

10

11.93

1.1

5.8

66.81

Tabel 1 Gegevens AS365N3 Dauphin

1

f =

n met n = toerental [RPM] 60

Trillingen

Pagina 34


EC120B Colibri Hoofdrotor

Staartrotor

406

4579

Aantal:

3

8

Diameter [m]:

10

0.75

Frequentie [Hz]:

6.7

76.3

Toerental [RPM]:

Tabel 2 Gegevens EC120B Colibri

We kunnen de trillingen in helikopters onderverdelen in drie groepen: •

trillingen aan lage frequentie;

•

trillingen aan middenfrequentie;

•

trillingen met hoge frequentie.

3.2.1 Trillingen aan lage frequentie Deze trillingen komen voor aan een toerental tussen 0 en 500 RPM. Deze trillingen worden door de hoofdrotor veroorzaakt die aan een toerental tussen 300-500RPM zit. We onderscheiden 2 types, verticale en laterale trillingen. De verticale trillingen worden veroorzaakt doordat het ene rotorblad meer lift creëert op een bepaald punt dan het andere rotorblad op dat zelfde punt. Een laterale trilling wordt veroorzaakt door een onbalans tengevolge van een verschil in gewicht tussen de rotorbladen onderling. Het zijn deze trillingen die men zal trachten te reduceren tot een minimum met behulp van RTB meetapparatuur. 3.2.2 Trillingen op middenfrequentie Deze trillingen bevinden zich tussen 500 en 2000 RPM. Dit soort trillingen is al moeilijker waar te nemen. Bij meerbladige rotorsystemen zijn de meeste trillingen n(=aantal rotorbladen)-per-revolution (N/Rev, NR) of harmonischen ervan. Het verminderen van deze NR trillingen wordt samen met de track and balance uitgevoerd. Deze NR trillingen zijn het gevolg van slecht functioneren van dempers en absorptiemateriaal in de helikopter.

Trillingen

Pagina 35

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert 3.2.3 Trillingen T op hoge frequentie f e Dit zijn alle trilling gen die voo orkomen bij een toere ental bove en 2000 RP PM. Dit zijn roteren nde onderd delen van de d helikoptter die rond ddraaien aan a een toe erental gelijk of groter dan d deze van v de staa artrotor. Doordat D dez ze een hoo og toerenta al hebben zijn ze enkel als a een gezzoem waarr te nemen n. Dit gezo oem wordt dezer dagen volledig g geabso orbeerd door de strucctuur omda at de staartrotor zich helemaal op het eind de bevindtt alsook he et gebruik van v hydrau ulica voor de d besturin ng van de staartrotorr in plaats van v mecha anische be esturing.

3.3 Gevolgen G n Het gevvolg van deze trillingen is van tweeërlei t aard: a •

het vermin ndert het co omfort aan n de passagiers;

•

bevordert de vorming g van Brine elling.

3.3.1 Brinelling g 3.3.1.1 True brinelling Brinelling wordt veroorzaak v kt door een n overbelas sting die he et elastisch he gebied van v het materia aal oversch hrijdt. De schade s hie erdoor vero oorzaakt iss gelijkaard dig met de vervorm ming veroo orzaakt doo or een Brin nell Hardhe eidsmeting g. Oorzake en hiervan zijn hoge energie imp pacten van bvb hame erslagen, niet n correctt behandelen van lag gers.

Figuur 32 True brinelling

Trillingen

Pagina 36 6

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert 3.3.1.2 False brin nelling b w wordt door trillingen veroorzaakt v t. Dit feno omeen kan zelfs voorrkomen False brinelling bij nieu uwe lagers die blootgesteld zijn aan trilling gen voor een e bepaalde periode e. Wanne eer een lag ger niet ope eratief is wordt w deze onderhevig g aan false e brinelling g. Wanne eer een lag ger operatie ef is, is er een e olie film m tussen de d rolelementen en loopgro oeven. Me et spreekt van v EHD (elasto-hyd dro-dynamic) en is te vergelijken met hydroplanning. Bij B het bere eiken van een e bepaallde snelheid op een n nat wegde ek hebben n je banden n geen con ntact meerr met de grrond wat niet goed is. Maar wa anneer een lag ger draait met m de correcte smerring en sne elheid is err ook geen contact meer m onderling omwille e van deze e film. Wan nneer de la ager stopt is er geen EHD en is s er contactt tussen be eide metale en. Op ditt moment kan k er false e brinelling g optreden.

Figuurr 33 False brinelling

Trillingen

Pagina 37 7


4 Track and balance 4.1 Algemeen De trillingen die veroorzaakt worden op een helikopter zijn hoofdzakelijk te wijten aan ongelijke aerodynamische krachten en krachten die ontstaan tengevolge van onbalans(door verschil in gewicht). Beide krachten veroorzaken ,door de hoge rotatiesnelheden van de rotorbladen, trillingen (lateraal en verticaal) in de rotoren.

Figuur 34 Laterale en verticale trillingen afkomstig van hoofdrotor

Onderstaande figuur geeft de trillingen weer die voorkomen op de staartrotor. Hier dient wel opgemerkt te worden dat er geen verticale trillingen voorkomen bij de fenestron en dit omdat deze vaste schoepen heeft (kan geen klap- of zwaaibeweging uitvoeren).

Figuur 35 Verticale en laterale trillingen op staartrotor

T r a c k and balance

Pagina 38

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert 4.1.1 Verticale V t trillingen In norm male situatiie liggen alle rotorbla aden tijdens het draaien in hetzzelfde vlak. Wanne eer dit echtter niet het geval is spreken we e van out of track. Hierdoor zullen er verticalle trillingen n ontstaan..

Figuur 36 Out-of--track

Bovensstaande fig guur geeft een e duidellijk voorbee eld van een helikopte er met 4 rotorbla aden (elk rotorblad r heeft een eigen kleur::rood,geel,blauw en zzwart). In dit voorbeeld hebben n we het gele rotorblad als refe erentie gekkozen. We e kunnen zien dat het blauwe rotorb blad hoger vliegt en de d rode en zwarte rottorbladen llager vliege en t.o.v. he et gele roto orblad. 4.1.2 Laterale trrillingen Wanne eer we een ongelijke massaverd deling hebben over de d rotorsch hijf van de helikop pter dan on ntstaat er een e onbalans die op zijn z beurt deze d latera ale trillingen tot stand brengt. b Deze onbalans o ku unnen we als volgt uitleggen. u We W bescho ouwen een n schijf me et massa M en straa al r en dezze schijf dra aait rond met m een ho oeksnelheid d w rond he et punt O. We e plaatsen vervolgens v s op de om mtrek een massa m u.

Figuurr 37 Onbalanskracht

T r a c k and b balance

Pagina 39 9

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Tijdens het roteren ontstaat er een centrifugaalkracht F = u*r*w². Door het aanbrengen van de onbalans U ( = u*r) zal het zwaartepunt van de schijf zich over een afstand e uit het middelpunt O verplaatsen. Deze noemt men de excentriciteit en is gelijk aan e = U/M (gmm/kg). Tengevolge van deze excentriciteit is de rotor in statische onbalans.

4.2 Tracking Tracking is een procedure om na te gaan of alle rotorbladen in hetzelfde vlak bewegen. Indien 1 rotorblad zich niet in dit vlak bevindt, dan is deze out of track. Tengevolge van deze out of track zullen er verticale trillingen ontstaan op de helikopter. Oorzaak van out of track is meestal te wijten aan een of meerdere rotorbladen die werden vervangen. Na vervanging van rotorbladen moet men eerst nagaan of de rotorbladen in hetzelfde vlak bevinden. Het is echter onmogelijk om een eventuele onbalans te corrigeren totdat de bladen in track zijn. Er zijn een aantal methodes om de track van de rotorbladen na te gaan. Sommige van deze methodes zijn: •

stick methode;

•

flag methode;

•

light reflector methode;

•

strobe methode.

Ongeacht welke methode men wil gebruiken, zullen alle tracking procedures beginnen met een ground-run. Een volgende fase is dan deze track na te gaan tijdens de vlucht (hover en aan verschillende snelheden).


Pagina 40

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert 4.2.1 Stick S meth hode

Figuur 38 Stick me ethode

Men maakt gebru uikt van ee en rubberen n wiek die bevestigd is aan een n lange sto ok. Op deze wiek w brengtt men vervo olgens een n substantie aan die zal dienen n om marke eringen aan te brengen. Men laat de d helikoptter draaien aan een bepaald b toe erental en brenge en de wiek in contact met de rottorbladen. Deze wie ek zal in contact met de d rotorbla aden een spoor s achte erlaten zoa als op onderstaande figuren is weergegeven. •

Indien de markeringe m en van dezzelfde hoev veelheid ziijn kunnen we besluitten dat d deze rotorbladen in track t zijn.

Figuur 39 Stick S method de: situatie 1

•

Indien het ene blad meer m gema arkeerd is dan het an ndere blad,, dan zullen we d het bla dus ad dat minder gemarrkeerd is moeten m zakkken.


•

In vele gevvallen zal slechts s 1 blad b gemarrkeerd word den. Dit w wil dan ook z zeggen da at men de rotorbladen r n zal moeten laten za akken of sttijgen tot deze in e eenzelfde vlak draaie en.



Pagina 41 1

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert Nadele en: - Enke el toepasba aar op de ground. - Neem mt veel tijd d in beslag. 4.2.2 Flag meth hode

Figuu ur 42 Flag me ethode

Bij deze e methode e maakt me en gebruikk van een stuk s stof die e men in e een frame gaat g plaatse en die op zijn z beurt be evestigd iss aan een stok. s Op de d tippen vvan de rotorbla aden breng gt men een n kleurstof aan (op ellk blad een n ander kle eur). We la aten de helikop pter draaien n aan een bepaald to oerental en n we breng gen de vlag g in contac ct met de tippe en van de rotorblade en. Deze zal z inkeping gen achterrlaten in de e vlag met bijhorende kleur. •

In deze fig guur zien we w dat er sllechts 1 ink keping is maar m met ssporen van n beide kleuren => > rotorblade en zijn in track.

Figuur 43 Flag methode: situatie 1

•

Deze figuu ur toont ons dat het rode rotorblad hoger gelegen iss dan het blauwe b rotorblad => = rode rottorblad late en zaken of o blauwe rotorblad r naar omhoo og.

Figuur 44 Flag methode: situatie 2


Pagina 42 2

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert 4.2.3 Light refle ector meth hode Het voo ordeel van deze methode in ve ergelijking met m de vorrige twee iss dat men deze method de kan toep passen zow wel op de grond als in de luchtt. Men plaatst reflecttoren op de tippen t van de rotorbla aden (in he et geval va an een twe eebladige rotor: 1 reflector die effe en is en 1 reflector r met een stre eep erop). In de helikopter plaa atst men een e spotlich ht.

Figuur 45 Light reflecto or methode

We late en de helikkopter aan een speciffiek toeren ntal draaien n en richten het spotllicht op de refle ectoren. Het H resultaa at wordt we eergegeve en op onde erstaande ffiguren. •

Eerste figu uur toont ons het bee eld dat we verkrijgen v indien beid de rotorbla aden in t track zijn.

Fig guur 46 Lightt reflector me ethode: situattie 1

•

Deze figuu ur toont ons dat het rotorblad met m effen re eflector te h hoog is.

Fig guur 47 Lightt reflector me ethode: situattie 2


Pagina 43 3

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert 4.2.4 Strobe S me ethode

Figuurr 48 Strobe methode m

Ook de eze method de kunnen we op de grond als in vlucht to oepassen. Men plaa atst reflecto oren op de tip van de e rotorblade en. Aange ezien het grootste pro obleem het bepalen van de positie p van de rotorbla aden tijden ns het roteren is, zullen we geb bruik maken van een stroboscoo s p. De stro oboscoop wordt w getrig ggerd doorr een breker en pickup p gem monteerd op p de tuime elschijf. Ditt toestel zo orgt ervoorr dat de onderb strobosscoop pas flitst iedere e keer wan nneer er ee en rotorbla ad een zeker punt voo orbij passee ert zodat we w de indruk krijgen dat d het roto orblad stilsttaat.

4.3 Balancere B en van de rotor Balanceren resultteert hoofd dzakelijk in n het aanpa assen van de massaverdeling rond r de e grootte en e plaats van deze on nbalans te weten, zu ullen we ditt doen rotatie as. Om de a eter die late eraal en ve erticaal geplaatst worden. De laterale l met behulp van accelerome nderzoekt hoe h de helikopter zic ch in het ho orizontale vvlak bewee egt accelerrometer on terwijl de d verticale e accelerometer kijktt de hoe he elikopter in n het verticale vlak be eweegt.


Pagina 44 4


Figuur 49 Accelerometer

Een accelerometer of versnellingsopnemer maakt gebruik van een kristal met piëzoëlektrische kenmerken. Dit wil zeggen dat op de vlakken van het kristal een lading zal ontstaan wanneer het onder druk wordt gebracht. Wanneer de massa boven een dun laagje van dit kristal versnellingen ondergaat, wordt een kracht opgewekt volgens de tweede wet van Newton ( F = m*a). Deze kracht zorgt ervoor dat er een lading wordt gegenereerd op het kristal. Deze lading genereert een elektrisch signaal. Dit signaal wordt vervolgens elektronisch gefilterd omdat de accelerometer niet alleen de juiste signalen kan detecteren. Het gefilterde signaal wordt gebracht naar een meettoestel die de gemeten trillingen weergeeft in Inches Per Second (IPS). De bedoeling van het balanceren is dan ook om deze waargenomen trillingen trachten te reduceren naar de laagst mogelijke niveaus (0.1 IPS of lager). Verder moeten we ook de locatie van de trilling weten in verhouding tot de rotor. Dit wordt bepaald door de fasehoek (clock angle). De locatie wordt bepaald door twee signalen: •

signaal afkomstig van de elektromagnetische opnemer( magnetic pickup). Bij elke omwenteling van de rotor worden de magnetische lijnen van de pickup verstoord waardoor er een impuls ontstaat. Dit signaal levert ons de exacte locatie van de gemeten trilling;

•

gefilterd signaal afkomstig van de accelerometer die ons zegt hoe groot deze trilling is. Nu we de locatie en de intensiteit kennen van de trilling kunnen we met behulp van software deze grafisch weergeven op balanceergrafieken.


Pagina 45


4.4 Balanceergrafieken Balanceergrafieken zijn grafieken die de nodige informatie geven om een rotor te balanceren. Deze grafieken zijn een voorstelling van de onbalans van een rotor of geven de positie van het massacentrum in relatie met het rotatiecentrum. De bedoeling van het balanceren is dan ook om het massacentrum samen te laten vallen met het rotatiecentrum. Een balanceergrafiek heeft twee schaalverdelingen. •

De amplitude van de trilling: de amplitude wordt weergeven in concentrische cirkels. Hoe verder men gaat van het centrum, hoe groter de amplitude wordt. De grootte van de amplitude wordt uitgedrukt in IPS. We kunnen dus besluiten dat hoe verder men van het centrum van de grafiek verwijderd is, hoe groter het verschil is tussen het massacentrum en het rotatiecentrum.

Figuur 50 Schaalverdeling Amplitude [0 tot 1 IPS]

•

De klok of fasehoek van de trilling: deze duiden de locatie aan van een onbalans in een 360°-vlak. Als schaalverdeling gebruikt men 12 uren verdeling, sommige grafieken worden ook uitgedrukt in graden. Forward

Figuur 51 Fase hoek in 12hr verdeling


Pagina 46

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert Beide schaalverd s delingen ge ecombinee erd geven dan d ondersstaand ressultaat.

Figuur 52 Blanco balan nceergrafiek (Amplitude ( + Fase hoek)

4.4.1 Hoe ontwikkelt men n een bala anceergraffiek ?

Figuur 53 Staa artrotor met correctiepunt c ten

e eenvoud d gebruiken n we als vo oorbeeld ee en staartro otor met 2 rotorbladen. Voor de Zoals op o figuur 53 3 aangedu uid bevat deze staartrrotor 4 loca aties waar men gewichten op kan plaatsen: •

1 locatie op elke tip van v het rottorblad ( ge enaamd ta arget en bla ank);

•

locaties A en B.


Pagina 47 7

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 4.4.1.1 Reference run We starten met de eerste run en we meten de trilling met bijhorende amplitude en positie (uitgedrukt in uren). In ons voorbeeld meten we trilling van 0.3IPS op 2hr. We plotten deze waarde uit op de grafiek en noemen deze “1”.

Figuur 54 0.3 IPS @ 2 hr

4.4.1.2 First test weight run Nu plaatsen we een gewicht (bijvoorbeeld 5 gr.) ter hoogte van target blade tip van de staartrotor. We laten deze draaien en meten een trilling van 0.7 IPS op 12 hr 45. Vervolgens plotten we deze waarde uit op de balanceergrafiek en noemen dit punt “2”.

Figuur 55 0.7 IPS @ 12hr45

Wanneer we punt 1 en 2 met elkaar gaan verbinden (streepjeslijn op figuur 55) dan vormt deze de “bewegingslijn” voor de target blade tip. Met andere woorden, wanneer we een gewicht plaatsen op de target blade tip, dan zal het punt geplot op grafiek bewegen van 6hr positie naar 12hr positie.


Pagina 48

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 4.4.1.3 Herhaling test weight Na deze 2e run verwijderen we het gewicht en plaatsen deze vervolgens op een andere locatie ( blank, punt A of punt B ). We herhalen vervolgens de stappen uitgelegd in 4.4.1.2 First test weight run. De gemeten waarden zijn: Locatie

Amplitude

Positie

Nummer op

[IPS]

[hr;min]

balanceergrafiek

Blank blade tip

0.43

4:50

3

Punt A

0.30

1:00

4

Punt B

0.38

2:45

5

Tabel 3 Resultaten run met test weight

Wanneer we deze gemeten waarden uitplotten op de grafiek, bekomen we onderstaand resultaat.

Figuur 56 Resultaat op alle correctiepunten


Pagina 49

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 4.4.1.4 Vastleggen van de bewegingslijnen Nu we de bewegingslijnen hebben van de 4 correctiepunten zullen we dit geheel verplaatsen naar het centrum van de grafiek. We verplaatsen alle bewegingslijnen evenwijdig met zichzelf tot deze het centrum van de balanceergrafiek snijden.

Figuur 57 Verplaatsen bewegingslijn

Vervolgens verlengen we de bewegingslijnen tot deze de buitenste concentrische cirkel snijden.

Figuur 58 Verlengen bewegingslijn

We verplaatsen deze verlengde bewegingslijnen tot buiten de grafiek. Deze lijnen zullen gebruikt worden om aan te geven welke aanpassingen(bvb gewicht toevoegen) er verricht moeten worden op welke correctiepunten (blank, target , A of B).

Figuur 59 Verplaatsen bewegingslijn buiten cirkel


Pagina 50

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Tot nu toe hebben we punten op de grafiek geplot die een bewegingslijn weg van het centrum tonen. De bedoeling van het balanceren is nog steeds om trillingen te verminderen ( dus naar het centrum toe van de grafiek). Dit lossen we op door de correctiepunten om te keren in de tegenovergestelde zijde van de grafiek. Het resultaat vinden we terug op onderstaande figuur. Een voorbeeld ter verduidelijking: We meten een trilling van 0.5 IPS op 12 hr (punt 2). Om deze onbalans te reduceren moeten volgens de figuur gewicht toevoegen aan het Blank rotor blad => naar het centrum toe = onbalans (trillingen) reduceren.

Figuur 60 Inverteren bewegingslijn


Pagina 51

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 4.4.1.5 Invloedscoëfficiënt Nu we deze bewegingslijnen hebben moeten we nog weten welk soort aanpassing we moeten uitvoeren om de waargenomen trillingen te verminderen. Dit zullen we doen met behulp van een invloedscoëfficiënt. De invloedscoëfficiënt is een uitdrukking voor de grootte van de aanpassing die nodig is om deze trillingen tegen te gaan. Deze grootte kan worden uitgedrukt in: •

gram1=> toevoegen van gewichten;

•

flats2=> invalshoek van het rotorblad veranderen;

•

graden3=> bij ombuigen van de trim tabs.

Figuur 61 Invloedscoëfficiënt

Om de grootte van deze coëfficiënt te bepalen gaan we als volgt te werk: •

Voor de correctie punten Target en Blank o Toevoegen van 5 gr op correctiepunt resulteert met een gemeten trilling van 0.5 IPS. o Dit wil dus zeggen dat een trilling van 1IPS (max op de grafiek) overeenkomt met 10 gr. o => invloedscoëfficiënt = 1 gr/0.1 IPS. o We verdelen de schaal in 5 gelijke delen (in stappen van 2 gr per 0.2 IPS).

•

Voor de correctie punten A en B o Toevoegen van 5 gr op correctiepunt resulteert met een gemeten trilling van 0.15 IPS.

1

Zie verder 4.5.2 Plaatsen van gewichten Zie verder 4.5.1 Verandering van de invalshoek van het rotorblad 3 Zie verder 4.5.3 Verandering van de hoek van trim tabs 2


Pagina 52

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert o Dit wil dus zeggen dat een trilling van 1IPS (max op de grafiek) overeenkomt met 33 gr. o => invloedscoëfficiënt = 3.3 gr/0.1IPS. o Deze schaal verdelen we in 3 gelijke delen ( in stappen van 11gr per 0.2 IPS).

Figuur 62 Schaalverdeling

4.4.1.6 Correcties a) Correctie tengevolge van een verkeerde fasehoek Indien we na een aanpassing een bewegingslijn hebben die niet naar het midden van de grafiek gaat, dan kunnen we de faseverdeling aanpassen met behulp van een Balancer chart clock angle corrector.

Figuur 63 Balancer Chart Clock Angle Corrector


Pagina 53

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Dit instrument is een doorzichtig plaatje met markeringen die op de grafiek gelegd kan worden. Verder bestaat deze uit een lijn A-B die kan draaien rond het punt A. onderstaand voorbeeld legt uit hoe men tewerk gaat met dit instrument.

Voorbeeld Stel we meten een onbalans van 0.5 IPS @12 hr. Na de nodige aanpassingen aan de rotor (gewichten, trim tabs) bekomen we niet het te verwachten resultaat, namelijk een trilling met punt in het centrum van de grafiek (0IPS). We meten deze keer een trilling van 0.3 IPS @ 09 hr. 1ste meting:0.5I PS @12 hr

2e meting: 0.3 IPS @ 9 hr

Figuur 64 Voorbeeld aanpassen fasehoek bij vierbladige rotor

We zullen hiervoor het correctie instrument gebruiken en gaan als volgt tewerk. •

We plaatsen het punt A op het punt van de eerste meting ( 0.5 IPS @12 hr).

•

De lijn A-0 plaatsen we in de richting van de bewegingslijn vanuit dat punt naar het centrum toe.

•

Daarna draaien we de lijn A-B tot deze in het punt van de tweede meting komt ( 0.3 IPS @ 9 hr).

•

Vervolgens lezen we op het plaatje af welke aanpassing we moeten verrichten. In ons geval moeten we de klok met + 1u veranderen.

•

We plotten vervolgens het punt opnieuw uit.


Pagina 54

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Het uiteindelijke resultaat is te zien op onderstaande figuur:

Figuur 65 Resultaat aanpassing fasehoek bij vierbladige rotor

b) Correctie tengevolge van verkeerde gradiënt IPS fouten veroorzaken een bewegingslijn die de verkeerde lengte heeft. De lengte van de bewegingslijn is proportioneel aan de hoeveelheid gewichtsverandering. Met andere woorden indien de bewegingslijn te lang is, werd er teveel gewicht toegevoegd. Wanneer de bewegingslijn te kort is, werd er te weinig gewicht toegevoegd.

Voorbeeld Bij een eerste meting meten we 0.45 IPS @ 6 hr. We plotten dit uit en bekomen een aanpassing van +11 gr op A en + 5 gr op Target. Stel dat we in dit voorbeeld enkel de aanpassing op A uitvoeren => bij uitvoeren van een tweede meting zou volgens de grafiek deze aanpassing ons brengen naar punt 2 ( +/- 0.38 IPS @ 7 hr 50). Maar wanneer we de meting uitvoeren, hebben we een resultaat van 0.5 IPS @ 8 hr 55 (punt 3).


Pagina 55


3 2

1

Figuur 66 Voorbeeld verkeerde gradiënt

In dit voorbeeld is de bewegingslijn dus te lang genomen en moet deze dus korter gemaakt worden. We kunnen hieruit besluiten dat we i.p.v. +11 gr op A, beter + 5.5 gr op A zouden genomen hebben. 4.4.2 Interpretatie van een balanceergrafiek In deze paragraaf zullen we aan de hand van voorbeelden uitleggen hoe we een balanceergrafiek lezen. 4.4.2.1 Voorbeeld 1 In dit voorbeeld gebruiken we balanceergrafieken van de AS365N3 Dauphin. In deze grafieken geeft men aan de rotorbladen kleuren in plaats van nummers zoals bij de MD Explorer.

Figuur 67 Aanduiding m.b.v kleuren


Pagina 56

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Volgens de Maintenance Manual ( Eurocopter AS365N3) kunnen we twee aanpassingen doen om de trillingen te reduceren namelijk door toevoegen van gewichten of door het aanpassen van de instelhoek van de trim tabs. Stel we meten een trilling van 0.6 IPS @ 4 hr. 0.6IPS@4hr

Figuur 68 Balanceergrafiek met trim tabs

Zoals we kunnen zien op bovenstaande grafiek zullen we 2 aanpassingen moeten doen om dit punt naar het centrum te brengen. 1) Een eerste aanpassing die we kunnen doen is: a. trim tab Geel + 1° (naar beneden ombuigen) ; b. of Trim tab Zwart – 1° (naar boven ombuigen). Deze aanpassing geeft ons het onderstaande resultaat.

Figuur 69 Eerste aanpassing op rood/blauw rotorblad


Pagina 57

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert We kunnen zelfs uit deze grafiek uitmaken dat deze ene aanpassing de trilling reduceert naar 0.55IPS (=> zie rode pijl op figuur 69). 2) Voorgaande aanpassing brengt ons punt naar de locatie weergegeven op figuur 69. Hieruit blijkt dat we nog slechts 1 aanpassing hoeven te doen opdat het punt zich in het centrum bevindt. Door deze aanpassing verplaatst het punt zich volgens de bewegingslijn (blauw/rood rotorblad). We hebben hiervoor twee mogelijkheden: a. trim tab Blauw + 8° ( naar beneden ombuigen); b. trim tab Rood – 8° (naar boven ombuigen). Dit geeft ons onderstaand resultaat.

Figuur 70 Tweede aanpassing op geel/zwart blad

Op deze manier hebben we deze trilling weg kunnen werken. Men zal altijd de aanpassingen 1 en 2 in een keer doen i.p.v. van in twee keer zoals ik in dit voorbeeld heb gedaan.


Pagina 58


Figuur 71 Trim tabs 2 aanpassingen

Plotten we dit punt op grafiek met balanceergewichten.

0.6IPS@4hr

Figuur 72 Balanceergrafiek met gewichten

Dan bekomen we: 1) 6gr toevoegen op rood rotorblad of 6gr verwijderen van blauw rotorblad 2) 10gr toevoegen op geel rotorblad of 10gr verwijderen van zwart rotorblad 4.4.2.2 Voorbeeld 3 Voor het derde voorbeeld verwijs ik naar bijlage 1 Track and Balance op MD Explorer.


Pagina 59


4.5 Reduceren van trillingen Om de aanwezige trillingen op de rotorschijf te reduceren kunnen we 3 aanpassingen verrichten: •

verandering van de invalshoek van het rotorblad;

•

plaatsen van gewichten;

•

verandering van de hoek van de trim tabs.

Opmerking: de verandering van de invalshoek van het rotorblad en verandering hoek van de trim tabs mogen NIET aangepast worden van het referentieblad ! 4.5.1 Verandering van de invalshoek van het rotorblad Dit zullen we hoofdzakelijk toepassen om de ground track aan te passen. De stang ,die met het rotorblad verbonden is om de instelhoek aan te passen, bevindt zich bij de MD aan de vluchtboord van het rotor blad (bij andere types zoals de Dauphin is dit aan de aanvalsboord bevestigd).

Figuur 73 Pitch change link van MD Explorer

Om de instelhoek te vergroten, moeten we de spoedverstelas naar links draaien. Hierdoor wordt de stang korter gemaakt. Willen we de instelhoek verkleinen, dan


Pagina 60

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert moeten we naar rechts draaien waardoor de stang langer wordt. De hoeveelheid van draaien wordt uitgedrukt in Flat. 4.5.2 Plaatsen van gewichten Op iedere rotor van de helikopter zijn er plaatsen voorzien op de rotorkop of op de rotorbladen om gewichten te plaatsen of te verwijderen.

1

2 3

1. Gewichtplaatje 2. Moer 3. Pin Figuur 74 Toevoegen gewicht op hoofdrotor AS365N3 Dauphin

Doordat men een balanceergewicht installeert wil dit niet zeggen dat men hiermee een onbalans ongedaan kan maken omdat de plaats van onbalans niet altijd overeenkomt met de locatiepunten waar men deze gewichten kan installeren. Wat men wel kan doen om dit probleem op te lossen is het gewicht te verdelen over meerdere locatiepunten. Deze kan worden bepaald via de nodige software ofwel met behulp van balanceergrafieken. 4.5.3 Verandering van de hoek van trim tabs Deze trim tabs bevinden zich op de vluchtboord van het rotorblad. Meestal is deze bevestigd in de buurt van de tip van het rotorblad. De reden hiervoor is dat de snelheid daar groot genoeg is voor de nodige aerodynamische reactie. Deze tab veranderingen hebben dus meer effect in vlucht. Op de grond en in hover zal de pitch verandering meer effect hebben.


Pagina 61


Figuur 75 Invloed verandering trim tabs

De aanpassing van deze trim tabs gebeurt door deze naar boven of naar onder te buigen. Wanneer we deze trim tab naar boven ombuigen dan laten we de aanvalsboord van het rotorblad hoger vliegen. Wanneer we hem naar beneden ombuigen, dan laten we het rotorblad lager vliegen. We zullen de trim tabs blijven aanpassen tot alle rotorbladen in hetzelfde vlak draaien. De aanpassing van deze tabs geschiedt met een speciaal toestel zoals op onderstaande figuur. Op deze foto ziet u hoe men het toestel aanbrengt ter hoogte van de tab die een verandering zal moeten ondergaan.

Figuur 76 Verandering trimtabs


Pagina 62

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Wanneer we het toestel dichterbij bekijken, zien we een schaalverdeling. Deze wordt uitgedrukt in aantal graden dat het rotorblad omgebogen is. We kunnen zeggen dat een verandering van de hoek met 1° resulteert in een verticale verplaatsing van de tip met ongeveer 5mm in de andere richting.

Figuur 77 Tabtool

4.5.3.1 Trim tabs bij AS365N3 Dauphin

Figuur 78 Trimtab AS365N3 Dauphin

In bovenstaande figuur zien we dat er een aantal trim tabs aan elk rotorblad bevestigd zijn. Men mag enkel aanpassingen doen aan tabs 5 en 6. Tabs 1,2,3 en 4 zijn tabs die onder een bepaalde hoek geplooid zijn volgens de fabrieksinstellingen. Deze bevinden zich ook meer naar het uiteinde toe van het rotorblad en deze zijn dus onderhevig aan grotere rotatiesnelheden dan de binnenste (5 en 6). Dus een aanpassing op 5 en 6 zal een kleiner (en nauwkeuriger) effect teweeg brengen dan wanneer men een aanpassing zou doen op de buitenste tabs. 4.5.3.2 Trim tabs bij EC120B Colibri

Figuur 79 Trimtab EC120B Colibri

De Colibri bevat 7 trim tabs waarvan enkel tabs 6 en 7 mogen aangepast worden om dezelfde reden zoals vermeld in 4.5.3.1 Trim tabs bij AS365N3 Dauphin.


Pagina 63


5 Vibration eXPert De Vibration eXPert (VXP) is een systeem ontworpen om een rotor track and balance uit te voeren. De VXP verzamelt en analyseert trillingsdata afkomstig van de sensoren die geïnstalleerd zijn in het toestel (vliegtuig/helikopter). De VXP gebruikt algoritmes, ontwikkelt door Chadwick Helmuth, om de rotor balance en track aanpassingen te berekenen en weer te geven. Het kan zowel overdag als ’s nachts gebruikt worden. De voornaamste componenten van de VXP zijn: •

de verwerkingseenheid (AU/Acquisition Unit);

•

printer;

•

FasTrak Optical Tracker;

•

Strobex 135M-11;

•

sensoren;

•

display Unit (DU) met bijhorende software;

•

andere (o.a kabels).

Figuur 80 Vibration eXPert

Het grootste voordeel van dit systeem is dat er geen beroep wordt gedaan op balanceergrafieken maar alle bewerkingen en resultaten worden automatisch op de DU weergegeven. De voornaamste onderdelen zullen hieronder besproken worden.

V i b r a t i o n eXPert

Pagina 64


5.1 De verwerkingseenheid De AU van het systeem krijgt en verwerkt signalen van alle sensoren die geïnstalleerd zijn op de helikopter. De VXP heeft de volgende inputs: • • • • • • •

8 velocimeter/accelerometer 3 Magnetic Pickup 1 Photo Probe 1 FasTrak 1 Strobex PC/Laptop Voeding 28 VDC

Verder is er nog een mogelijkheid voorzien voor nog extra inputs (Expansion Connecter): • • • • • • •

8 velocimeter 18 accelerometer 6 HTA Accelerometers (builtin Charge Converter) 2 Photocell (built-in processor) 4 High Frequency/ Voltage Tachometers 4 Isolated I/O in 2 Isolated I/O out

Figuur 81 Verwerkingseenheid

5.2 Fas Trak Optical Tracker De FasTrak is een precisie toestel ontworpen om de track en de lead-lag van de rotorbladen te meten. Dit systeem is een grote hulp omdat het bepalen van een outof-track van de rotorbladen met behulp van een stroboscoop niet eenvoudig is. De FasTrak wordt vooraan op de neus geïnstalleerd (zie bijlage 2 ).

Figuur 82 FasTrak


Pagina 65

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert 5.2.1 Data verza amelen

Figuur 83 Werking FasTrak

De FassTrak besta aat uit 2 fo otodiodes die d zich ach hter een le ens bevinde en. Men gaat g de time de elay meten n tussen de e signalen afkomstig van de eerste en de tweede fotodiod de. De Fa asTrak bep paalt dan hoe lang he et duurt om m het blad tte laten pa asseren door he et V-vormig ge gezichtssveld. Zoa als in bove enstaande figuur zien n we dat bla ad 1 er langer over zal do oen dan blad 2 om door het V-v vormige ge ezichtsveld d te passerren => blad 1 ligt hoger dan d blad 2.(zie 2 bijlag ge 3 voor gedetailleerrde figuur). atie van da ata 5.2.2 Interpreta en 5.2.2.1 Track height bepale Het tijdsverschil tussen t een n rotorblad z’n in- en uittredend signaal no oemen we track height dwell d time. De softw ware leidt de d track height af doo or ofwel: •

t track heigh ht dwell tim me van het ene rotorb blad te verg gelijken met de dwell time v een re van eferentie ro otorblad. Dit D referenttie rotorbla ad kan door de gebruiker z gekozen worden zelf n;

•

het gemidd delde te ne emen van de d dwell tim me van alle rotorblad den.


Pagina 66 6


5.3 Strobex 135M-11 De strobex laat toe om binnen in de helikopter na te gaan of alle rotorbladen tijdens het draaien zich in hetzelfde vlak bevinden en dit in vlucht of aan de grond. Het systeem straalt stroboscopische lichtstralen uit die opeenvolgen met de rotatie van de rotorbladen zodat een target, bevestigd aan het blad, blijkt stil te staan. 1

2

3

4

Figuur 84 Strobex

1) Met deze knop kunnen we in 4 standen werken: a. : Lage intensiteitswerking in slave-mode. Dit is voor rotoren met 1 onderbreker per blad b. : Hoge intensiteitswerking, locking-oscillator functie. c. : vrij lopende oscillator werkend bij lage en hoge intensiteit met een snelheid van 1000flitsen per minuut voor het meten van toerental en tracken van staartrotor. d. : idem c maar met lage intensiteit 2) Voeding voor de strobex. Kan rechtstreeks aangesloten worden op het 28 VDC-net van de helikopter. 3) Dit is de instelknop voor de frequentie van de flitsen 4) Drukknop voor het inschakelen van de stroboscoop (strobe flash tube)


Pagina 67


5.4 Sensoren 5.4.1 Trillingssensoren Om de trillingen op de helikopter te kunnen meten maakt men gebruik van accelerometers.

Figuur 85 Accelerometer

Bij trillingen zal deze sensor een elektrisch signaal genereren dat equivalent is met de fysische beweging van het onderdeel. Deze sensoren meten enkel de trilling in de richting van hun maximale gevoeligheid. Het bereik van deze sensor ligt tussen 3 tot 5000 Hz. 5.4.2 Magnetic pick-up De magnetic pick-up is een elektromagnetische sensor die men gebruikt om de referentiepositie van de rotor te bepalen. Deze bestaat uit een permanente magneet waarrond een draad is gewikkeld.

Figuur 86 Elektromagnetische opnemer

De sensor plaatsen we op de vaste tuimelschijf en zal een elektrische puls genereren wanneer het magnetisch veld verstoord wordt door een onderbreker( interrupter) die zich op de draaiende tuimelschijf bevindt. Onderbreker Elektromagnetische opnemer

Figuur 87 Magnetic pickup bij AS365N3


Pagina 68


5.5 Display Unit + printer

Figuur 88 Display unit en printer

Computer die verkregen data, berekende oplossingen en andere informatie weergeeft. Data van metingen kan ook opgeslagen worden op de interne harde schijf. De software die bij het pakket behoort bevat allerlei menu’s en grafieken die men kan gebruiken bij het uitvoeren van een RTB meting. Na het uitvoeren van elke meting kunnen we de resultaten met behulp van een printer afdrukken. 5.5.1 Voorbeeld van een printout Wanneer we een meting hebben beëindigd verkrijgen we onderstaande print out met belangrijke informatie. 1 2

3 4 5 6 7 8

Figuur 89 Printout


Pagina 69

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert 1) Algemene A informatie e Dit ond derdeel bevvat algeme ene informa atie over: •

t type toeste el (vb.: AS3 365);

•

t titel van meting (NHV V_DEC_07 7);

•

t type van meting m (ma ain rotor ba alance);

•

d datum/tijd/ /nummer van v de metting.

2) Balance measureme m ents In dit blok vinden we de gem meten trillin ngen (laterraal en verrticaal) teru ug met hun n grootte e (in IPS) en fasehoek. Verder wordt er ook o nog hett toerental weergege even. Deze meetresulta m aten worde en ook graffisch weerg gegeven in n een balanceergrafie ek zoals weergegev w en op onde erstaande figuur.

Figuur 90 0 Grafische voorstelling v balance b meas surements

3) Track T heig ght In dit ge edeelte zie en we hoe de bladen n staan t.o.v. een refe erentieblad d (in ons ge eval het gele rotorblad) en n dit voor elk e regime. Ook deze e resultate en kunnen grafisch weerge egeven worden.

Figu uur 91 Grafis sche voorstelling track he eight

4) Track T Lead d Lag Geeft ons o de mee etresultate en van de positie p van de rotorbladen. Dezze resultaten worden n gemeten met de Fa asTrak.


Pagina 70 0

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 5) Settings Het ‘settings’ menu geeft weer welke de huidige instellingen zijn wat betreft de trim tabs 5 en 6 alsook het aantal plaatjes die reeds geïnstalleerd zijn op de main rotor. 6) Solution options Nadat de metingen uitgevoerd werden, berekent de VXP software ook de nodige aanpassingen die moeten uitgevoerd worden om het trillingsniveau naar beneden te brengen. Men kan hiervoor kiezen uit 3 types van oplossingen: a) BALANCE ONLY : de software berekent enkel oplossingen gebaseerd op balance aanpassingen; b) TRACK ONLY: oplossing gebaseerd enkel op track aanpassingen; c) TRACK & BAL: gebaseerd op zowel track als op balance aanpassingen. 7) Adjustments Bij de ‘adjustments’ kan men zien welke aanpassingen er verricht moeten worden met als doel de gemeten trillingen naar een lager niveau te brengen. Deze aanpassingen kunnen zijn: o pitch link (spoedverstelas); o trim tabs; o weightplate (gewichten). 8) Prediction In dit gedeelte voorspelt de software wat de gemeten trillingsniveau’s zullen worden indien met de aanbevolen adjustments heeft uitgevoerd.


Pagina 71


6 Probleemstelling VXP In deze paragraaf volgt een analyse van het probleem dat NHV ervaart wanneer het een RTB uitvoert op de EC120 Colibri. Deze analyse is gebaseerd op log-files die gegenereerd werden door de VXP software.

6.1 EC120 Colibri Vooraleer met deze analyse te beginnen volgt nog een algemene omschrijving van dit type van helikopter. De Eurocopter Colibri (aangeduid als EC 120 B) is een lichte eenmotorige, 3 bladige

helikopter gebouwd door Eurocopter. De Colibri, genoemd naar de vogel kolibrie, kan vier personen vervoeren en een piloot, allemaal in crash-bestendige stoelen. Hij heeft ook een crashbestendig brandstofsysteem. Het ontwerp van de cabine (met uitstekend zicht rondom) maakt het toestel geschikt voor vele taken, bijvoorbeeld transport, training, politietaken, gewonden evacuaties en als zakentransport.

Maximum gewicht:

1700kg

Capaciteit:

1 piloot + 4 passagiers

Motor:

1 Turbomeca Arrius 2F maximum takeoff power 367kW/504shp

Kruissnelheid:

228 km/h – 123kts

Rijkwijdte:

732km

Dimensies:

Zie bijlage 4 Tabel 4 Algemene gegevens EC120B

P r o b l e e m s t e l l i n g VXP

Pagina 72


6.2 VXP metingen op LX-HGC Een eerste probleem die NHV ervoer met het gebruik van de VXP was tijdens een RTB op de EC120B met registratie LX-HGC.

Figuur 92 EC120B (LX-HGC)

6.2.1 1ste run Na het uitvoeren van de 1ste run bekwam men het onderstaande resultaat.

Figuur 93 LX-HGC 1ste run

Uit deze 1ste run bleek dat het gemeten trillingsniveau onder de 0.1IPS lag en dit voor alle regimes. De voorspelling toonde weinig verbetering indien we de voorgestelde aanpassingen gingen doen ( voor 120 KIAS 0.06 IPS).


Pagina 73

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 6.2.2 2de run Na het uitvoeren van de 2de run nam de verticale trilling toe tot 0.17 IPS terwijl de voorspelling 0.06 IPS was bij 120 KIAS.

Figuur 94 LX-HGC 2e run

Het echte probleem begon echter met de oplossing die de software tijdens de 2e run aanbood, deze werd berekend op basis van TRACK ONLY in plaats van BALANCE ONLY. De voorspelling toonde ons aan dat indien we deze aanpassingen gingen doen, de verticale trillingen gingen toenemen tot 0.43 IPS bij 120 KIAS. 6.2.3 3de run



Pagina 74

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Na de 3de run bedroeg de verticale trilling 0.47 IPS bij 120 KIAS. Ook hier werd de oplossing in de TRACK ONLY mode uitgerekend en deze geeft ons een voorspelling van 0.69 IPS bij 120 KIAS. 6.2.4 4de run


Gemeten verticale trilling 0.64 IPS bij 120 KIAS (voorspelling van de vorige run klopte). Hier geeft de software een voorspelling van 0.04 IPS bij 120 KIAS. 6.2.5 5de run



Pagina 75

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Opnieuw kunnen we zien dat het gemeten trillingsniveau niet klopt met de voorspelling van de vorige run. Indien men de voorgestelde aanpassingen zou toepassen, zou het verticale trillingsniveau opnieuw toenemen tot 0.82 IPS. 6.2.6 6de run


Gemeten verticale trilling bij 120 KIAS 0.78 IPS. Voorspelling mits uitvoeren van de aanpassingen: 0.05 IPS (verticale trilling, 120 KIAS).


Pagina 76

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 6.2.7 7de run


Gemeten verticale trilling bij 120 KIAS: 1.34 IPS. Voorspelling mits uitvoeren van de aanpassingen: 1.77 IPS (verticale trilling, 120 KIAS). 6.2.8 8ste run

Figuur 100 LX-HGC 8ste run

Gemeten verticale trilling bij 120 KIAS: 1.08 IPS. Voorspelling mits uitvoeren van de aanpassingen: 2.04 IPS (verticale trilling, 120 KIAS).


Pagina 77

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 6.2.9 Conclusie Uit de voorgaande metingen kunnen we vaststellen dat de meetresultaten alsook de voorspellingen overeenkomen wat betreft de vluchtregimes 100% ground , hover IGE en 120 KIAS lateraal. Wat 120 KIAS verticaal betreft, merken we toch afwijkingen. Onderstaande tabel geeft hiervan een overzicht. (Tolerantie voor dit regime < 0.2 IPS). Run

120 KIAS verticaal

120 KIAS verticaal

Solution type

gemeten

voorspelling

[IPS]

[IPS]

1

0.09

0.06

BALANCE ONLY

2

0.17

0.43

TRACK ONLY

3

0.47

0.69

TRACK ONLY

4

0.64

0.04

BALANCE ONLY

5

0.36

0.82

TRACK ONLY

6

0.78

0.05

BALANCE ONLY

7

1.34

1.77

TRACK ONLY

8

1.08

2.04

TRACK ONLY

Tabel 5 Overzicht meetresultaten LX-HGC

Hieruit kunnen we besluiten dat de Main Rotor Smart Chart voor de EC120 correct werkt wat de BALANCE ONLY oplossing betreft. Dit is niet het geval voor de TRACK ONLY oplossing.

6.3 VXP metingen bij N263CP Bij deze meting gebruiken we het oude VIBREX systeem met behulp van de 153M11 Strobex. Deze meting werd uitgevoerd om de bekomen resultaten te vergelijken met de resultaten verkregen uit de FASTRAK Optical Tracker.

Figuur 101 EC120B (N263CP)


Pagina 78

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Bij deze meting gebruiken we het oude VIBREX systeem met behulp van de 153M11 Strobex. We voeren deze meting uit om de bekomen resultaten te vergelijken met de resultaten verkregen uit de FASTRAK Optical Tracker. Deze metingen werden door dhr. Johan Kothmeir uitgevoerd. •

Resultaten verkregen met de 153M-11 Strobex

Run 1 Gnd Hover 120 KIAS

YELLOW

RED

BLUE

Split1 < 5 mm < 5 mm < 8 mm

Tabel 6 Resultaten 1ste run met Strobex


YELLOW

RED

BLUE

Split < 8 mm < 8 mm < 5 mm

Tabel 7 Resultaten 2e run met Strobex

•

Resultaten verkregen met FASTRAK Optical Tracker


YELLOW

RED

BLUE

Split 33 mm 35 mm 52 mm

Tabel 8 Resultaten 1ste run met FasTrak


YELLOW

RED

BLUE

Split 32 mm 33 mm 18 mm

Tabel 9 Resultaten 2e run met FasTrak

Uit bovenstaande tabellen kunnen we zien dat de data afkomstig van de FASTRAK 4 tot 8 keer meer bedraagt dan wat we met de Strobex hebben waargenomen. Verder kwamen we ook tot de vaststelling dat de uitgevoerde aanpassingen uit run 1 de resultaten tijdens de 2e run niet veranderde zoals verwacht.

Figuur 102 Aanpassingen

1

Split = afstand tussen het hoogst gelegen rotorblad en het laagst geleden rotorblad


Pagina 79


Dit is de situatie tijdens de 1ste run. Met de aanpassingen uit figuur 101 hierboven zou het rode rotorblad naar boven moeten gaan en zou het blauwe rotorblad naar beneden moeten bewegen.

Figuur 103 Situatie 1ste run

•

Maar zoals we op onderstaande figuur kunnen zien tijdens de 2de run, het gele rotorblad beweegt naar boven in plaats van het rode rotorblad.

Figuur 104 Situatie 2e run

6.3.1 Conclusies Uit deze meting kunnen we vaststellen dat de track data van het rode rotorblad en het gele rotorblad omgewisseld kan zijn. Verder kunnen we ook de opeenvolging van de rotorbladen in vraag stellen. Moet deze niet YEL-RED-BLUE zijn in plaats van YEL-BLUE-RED ?

Figuur 105 Volgorde rotorbladen EC120B


Pagina 80


6.4 Aanbevelingen Deze uitrusting wordt ook gebruikt op de AS365N3 Dauphin en daar heeft men geen problemen ondervonden tijdens het uitvoeren van RTB metingen. We kunnen hieruit dan ook besluiten dat we de oorzaak niet moeten zoeken bij de meetsensoren maar eerder in de software. Helaas heb ik geen gedetailleerde informatie ontvangen van de fabrikant over deze software waardoor ik het probleem niet heb kunnen oplossen maar enkel aanbevelingen kan geven in afwachting dat er een verbeterde versie van deze software beschikbaar is. Gebaseerd op voorgaande situaties kunnen we besluiten dat de VXP software voor de EC120B correct werkt wat het balanceren betreft. Om na te gaan of de rotorbladen in-track zijn, geeft deze onbetrouwbare informatie. Hierdoor beveel ik dan ook aan enkel maar de BALANCE ONLY oplossing te gebruiken om na te gaan welke aanpassingen er dienen gemaakt te worden om het trillingsniveau naar omlaag te brengen. Vooraleer deze aanpassingen uit te voeren, altijd een vergelijking maken tussen de gemeten waarden en de voorspelling die de software maakt. Indien deze aanpassingen slechts weinig verbetering geven, gelieve deze aanpassingen dan ook niet uit te voeren. Om na te gaan of de rotorbladen in-track zijn kan men overschakelen tot het gebruik van de Strobex 135M-11 i.p.v. de FasTrak. Deze manier van werken is uiteraard minder nauwkeurig als de FasTrak maar deze is in het geval van de EC120B meer betrouwbaar dan de FasTrak.


Pagina 81


7 Main rotor track and balance op EC120B In deze paragraaf wordt de aangepaste procedure (gebaseerd op analyse van vorig hoofdstuk) beschreven met de nodige stappen alsook de bijhorende uitleg.

7.1 Algemeen 7.1.1 Nodige materiaal Hoeveelheid Omschrijving

New P/N

Old P/N

1

VXP verwerkingseenheid (AU)

15160-2

15160

1

VXP Display Unit (DU)

17330 (CF-18)

15370 (CFM34)

1

VXP software

15480-11

1

Software, VXP application

15725-01

EC120 1

Kabel van AU naar DU

17330

15371

1

Kabel 28VDC naar AU

10813-12

1

Printer

DPU-414

2

Accelerometer

7310

2

Kabel accelerometer 15ft (20ft)

11210-15(-20)

7308-1

2

Steun voor accelerometer

3382-1

3382

3

Targets

10444

4270-1

1

Kabel DC adapter

11121

3140-11

1

Kabel magnetic pickup EC120

15332

1

Tabtool Eurocopter

703A94-113001

1

Strobex 135M-11

5121

5121

Tabel 10 Nodige materiaal

M a i n rotor track and balance op EC120B

Pagina 82

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 7.1.2 Toleranties Onbalans Track

Lateraal

Verticaal

[mm]

[IPS]

[IPS]

Ground run

6

<0.2

/

In ground effect

6

<0.2

/

20

/

<0.2

Vluchtfase

hover Level flight @ MCP1 op 1500ft Tabel 11 Toleranties op EC120B

7.1.3 Aanpassingen Na elke meting zullen er aanpassingen gedaan worden. Hierover enkele opmerkingen. 7.1.3.1 Spoedverstelas •

Bij verandering van instelhoek rotorblad mag er geen correctie uitgevoerd worden op de gele spoedverstelas !

•

Aanpassing spoedvestelas: o 1flat komt overeen met 10mm aan de tip van het rotorblad.

7.1.3.2 Trim tabs •

Wanneer men aanpassingen dient te doen op de trim tabs, altijd tab tool gebruiken zoals.

•

Op tab T6 en T7 is er slechts een hoek van +/- 8° toegelaten op de drie hoofdrotorbladen.

Principe figuur zie bijlage 5 7.1.3.3 Balanceer gewichten •

1

Max 10 plaatjes.

Maximum Continuous Power


Pagina 83


7.2 Voorbereidingen 7.2.1 Magnetic pickup Bij dit type van helikopter hoeven we de elektromagnetische opnemer niet te installeren omdat deze reeds geïnstalleerd is op de hoofdrotor. Het enige wat men hoeft te doen is deze door middel van kabel 15332 te verbinden met de centrale console tussen beide piloten. 7.2.2 Accelerometers •

Installatie accelerometer voor verticale trillingen ter hoogte van inspectie luik vooraan in de cockpit m.b.v. bracket 3382. De accelerometer moet naar beneden gericht zijn en parallel staan met de Z (verticale) as. Vervolgens deze verbinden met kabel 11210-15(-20).

Figuur 106 Installatie accelerometer verticale trillingen

•

Installatie accelerometer voor horizontale trillingen aan het plafond van de cabine(m.b.v. bracket 3382) , aan de zijde van de copiloot. De accelerometer moet naar rechts gericht zijn en evenwijdig zijn met de Y-as van de helikopter.

Figuur 107 Installatie accelerometer horizontale trillingen


Pagina 84

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert 7.2.3 Targets T De targ gets(zie bijlage 6) wo orden geïnsstalleerd op de tip va an elk rotorrblad. Dez ze zijn nodig om o een bee eld te krijgen van de rotorblade en of deze al dan niett in-track zijn. z De targets worden in n deze volg gorde geïnsstalleerd: •

rood rotorb blad: Roun nd target off 1;

•

g geel rotorb blad: Square target of o 2;

•

blauw roto orblad: Tria angular targ get of 3.

V eXPert 7.2.4 Vibration •

A AU

Plaats de AU op de cabinevvloer en ve erbindt dez ze m.b.v. kabel k 10813 3-12 en ad dapter kabel 11121 met het 28VDC C van de helikopter. h Zorg g ervoor dat d de AU met de ju uiste polarriteit is aan ngesloten n op de 28V VDC voeding van de he elikopter ! Sensorrkabels wo orden op vo olgende manier verbo onden mett AU:

Stro obex Verrticale acce elerometerr

Laterale accelerome a eter

Magnetic Picku up

Fig guur 108 Ove erzicht verbin ndingen met AU

•

Display Un nit

Plaats de DU op een plaatss waar de operator o zich zal bevvinden tijde ens de metting. Gebruik vervolgens kabel 17317-12 om o DU (via a COM1) te e verbinden n met AU (COMP PUTER).

M a i n rotor tra ack and balance op E EC120B

Pagina 85 5


Printer

Verbind dt deze me et DU. 7.2.5 Configura C atie softwa are •

Bij het opsstarten van n de softwa are klik eerrst op Load d Applicatio on.

Figuur 109 Introductiescherm

•

S Selecteer v vervolgens s de ec120 0.app.

Figuur 110 1 Load Application

•

Nadat uplo oad uitgevo oerd is zal de software verbinding proberren te make en met d AU. de

Figuur 111 Connectiing to AU


Pagina 86 6


A dit luktt volgt er ee Als en poweru up self test. Deze testt wordt uitg gevoerd om m na te g gaan of allle interne systemen s v de AU correct we van erken.

Figuur 112 1 Powerup p self test

•

V Voeg nieuw we AC/ID in en klik dan d op cha ange om nieuwe AC/ID te bevestigen.

•

Klik nogma aals op yess ter bevesstiging.

•

W Wanneer d deze nieuw we AC/ID gemaakt g is, moet dezze nog opg geslagen worden w in de AU. Hiervoor klik k op Ren name to”na aam AC/ID D” , tegelijke ertijd wordt er ook e nieuw een we map geccreëerd op de laptop met deze naam. De eze map is s terug t vinden in C:/Chadwick/naam te m AC/ID.

Fig guur 113 AC C/ID


Pagina 87 7


W Wanneer d alles uittgevoerd iss verschijntt onderstaa dit ande figuu ur met allerrlei o optie’s.

Figuur 114 Select Procedure

o Klikk op Setup//utilities en n controleer datum en n tijd en klik terug op close.

Figu uur 115 Date//time

o Klikk op Main Rotor R Balan nce Run 1

Figuur 116 Main M Rotor Balance B Run 1


Pagina 88 8

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert o Ga naar settin ngs om huiidige instelllingen (ba alanceergew wichten en n tab n te voeren n. Deze waarden w kunnen na het opmeten insttellingen) in gen noteerd wo orden in tab bel (zie bijlage 7).

Figuur 117 Settings

o Wan nneer deze e ingevoerrd zijn klik op o close om terug in het Main Rotor R Bala ance Run 1 menu te komen(figuur 116 main m rotor b balance run n 1). o Klik op test se ensors om na te gaan n of alle se ensoren op p de correc cte man nier verbon nden zijn met m de AU. Nadat de eze test uitgevoerd werd w klik teru ug op close e om naar het h Main Rotor R Balan nce Run 1 menu te gaan. g o Klikk vervolgens op close om terug g in het Se elect Proce edure menu u te kom men (zie figuur 114). Met deze stappen n achter de e rug zijn we w klaar om m de metin ng uit te vo oeren.

7.3 Metingen M De metting zal geschieden tijdens t 3 vluchtregime es namelijk Ground rrun, Hoverr IGE en 120 KIAS. De e meting in verschillende regimes is noodzakelijk. •

W Wanneer m z’n vliegsnelheid men d laat toenemen, worrdt er meer lift gegen nereerd w waardoor e rotorblad de neig een ging kan hebben om out-of-tracck te gaan v vliegen.

•

Een anderre reden die men hieraan kan koppelen k iss veiligheid d. Wannee er men bijvoorbee eld een nieu uw rotorbla ad heeft ge eïnstalleerd d op de he elikopter ga aat men niet onmiddellijk o k aan hoge e snelhede en beginne en vliegen. Men gaatt s stapsgewij js deze sne elheid bere eiken doorr na elke meting m de trrillingsdata a door t nemen en te e eventue ele aanpasssingen uitt te voeren.


Pagina 89 9

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert 7.3.1 Ground G ru un 7.3.1.1 Blade tra acking met strobex In het Select S Proccedure(zie e figuur 114 4) menu se electeren we w Measurrements On nly. Dan ve erkrijgen we e ondersta aand menu u.

Figuur 118 Measurem ments Only

Er zijn twee maniieren om te e controlerren of de ro otorbladen in-track ziijn: 1) Flash F Stro obe (Synch hronized to AZ) Wanne eer men de eze selecte eert zal me en het track ken synchrroniseren a aan een az zimuth signaall. De volge ende param meters die enen te worrden ingessteld: •

A CH: Se AZ electeer M/R M/ MAG A. In deze mode m is de e strobex g gesynchron niseerd met het toe erental van n de rotor. Wanneerr men met de strobexx triggert, zal z de s strobex flittsen op hett moment wanneer w de d interruptter (op de ttuimelschijjf a aanwezig) de elektro omagnetiscche opnem mer passee ert. Om evvenveel flits sen als rotorbladen te hebbe en, moeten n we het aa antal rotorb bladen invo oeren.

•

NO. OF BL LADES: Selecteer S het aantal rotorbladen n wat in ons geval 3 is.

•

BLADE SP PREAD: Selecteer S h de gew hier wenste horiizontale sp preiding tus ssen de rotorbladen. Zonderr deze spre eiding zou het beeld dat d men ve erkrijgt me et de S Strobex he et onmogelijk maken om de verrschillende e targets va an de rotorrbladen o onderling t kunnen ondersche te eiden. Hett beeld van n het refere entieblad zal z de e eerste plaa ats hebben n gevolgd door d de an ndere rotorrbladen.


Pagina 90 0


Een voorbeeld ter ve erduidelijkin ng: Diameter hoofdrotorr EC120B:

10m

Omtrek (p p*d):

31.42m m

Blade sprread (vrije keuze k in te e

0.40°

stellen): Horizonta ale spreidin ng tussen de rotorblladen:

m 31.42m * 0.40° = 0.035m = 35mm 360°

T Tabel 12 Rek kenvoorbeeld d blade sprea ad

35 5mm Figuu ur 119 Schem matische weergave blade spread s

•

FLASH DE ELAY: Afh hankelijk va an waar de e operator zit, kan he et verkregen beeld (van de strrobex) zich h buiten zijn/haar gez zichtsveld bevinden. Met deze delay kunnen we e dit beeld opschuive en (in grade en) volgen ns de rotatiezin van de d hoofdrotorr.

Figu uur 120 Flash h Strobe (Syn nchronized to o AZ)

Van zo odra alles iss ingesteld d duw nu op de trigge er knop1 va an de strob bex om de meting te startten.

1

Zie 5.3 3 Strobex135 5M-11


Pagina 91 1

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert 2) Flash F Stro obe (Free Running) R Deze biedt b de mo ogelijkheid de flitsfreq quency aan te passe en met het toerental. Volgende parame eters diene en te worde en ingesteld: •

Base Freq quency: Hier H voert men m de basis flash frrequentie ( = toerenta al) in. Deze kan dan verder gemanipu uleerd worrden met de opkomende param meters. n 10.0 tot 100000.0 1 (= =12000 flittsen per minuut). De input varieert van

•

Freq Multiplier: de geselectee g erde flashfrrequentie wordt w met deze waarrde v vermenigv vuldigd.

•

BUMP UP P: Dit om de e Base Fre equency te e laten toen nemen me et de waard de in de B Base Freq q Bump Sizze. De gesselecteerde e flashfrequentie neemt toe me et een w waarde ge elijk aan he et product van v Freq Multiplier M en de Base Frequency y.

•

BUMP DO OWN: Zelfd de uitleg als in BUMP P UP maar met het d doel de Base Frequencyy te laten zakken. z

•

Base Freq q Bump Siize

F Figuur 121 Flash F Strobe (Free ( running g)

Van zo odra alles iss ingesteld d duw nu op de trigge er knop van n de strobe ex om de meting m te startten. In geva al van out-o of-track, aa anpassinge en uitvoere en m.b.v. pitch p chang ge rods. Opmerrking: Gele pitch ch hange rod wordt NIE ET aangep past, deze dient als referen ntie!


Pagina 92 2

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert 7.3.1.2 Balance •

Pas wanne eer rotorbla aden in-tra ack zijn, be eginnen me et het mete en van onb balans m.b.v. VXP P software e. o Klikk op “Colle ect” in het Main M Rotorr Balance Run R 1 (zie figuur 116 6)menu. o In dit d menu staan de 3 vluchtregim v mes. We beginnen b uiteraard met 100 0% Ground d.

Fig guur 122 Collect

o De meting is voltooid wanneer w de melding “A Acquisition n done” verrschijnt. Kllik vervolge ens op close.

Figuur 123 1 Acquisition done

o Na aast 100% Ground(fig guur 122) zal er en groen g v-tje verschijne en ter be evestiging dat d deze meting m werd d uitgevoerd. o Te erug in het menu Maiin Rotor Ba alance Run n 1 (figuur 116) selec cteren we e nu Solutio on om na te t gaan we elke aanpa assingen er moeten gedaan g wo orden om het h trillingsniveau te vermindere v en.


Pagina 93 3

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert o Hie er is het be elangrijk Balance B On nly te seleccteren ! A Aangezien de d tra ack al goed d zit, moete en we enke el oplossin ngen krijgen om de no og aa anwezige onbalans o w te werk weg ken.

Figu uur 124 Solu ution

Klik op Show Solu ution om te e zien welkke aanpasssingen er gedaan g moeten n worden.

Klik verrvolgens op close om m terug te keren k naarr Main Roto or Balance e Run 1.

o Kliik op Meassurements Graph om m een gede etailleerde w weergave te krijjgen van de d meetressultaten als s ook de vo oorgestelde e aanpass singen die e door het programm ma werden gemaakt. •

V Voer nu de e nodige aanpassing gen uit (trim m tabs, bala ance weigh ht). o Ind dien anderre aanpasssingen werrden uitgevvoerd dan vvoorgesteld, kunnen deze e ingevoerd d worden in het edit solution s me enu (figuurr 124).

•

T Terug in de VXP softtware: anneer de aanpassin ngen uitgev voerd werd den, klik op p NEXT RU UN in o Wa he et solution menu m (figu uur 124). o In dit menu zijn z er twee e mogelijkh heden:

Figu uur 125 Next Run


Pagina 94 4


De voorgestelde aanpassingen werden uitgevoerd: selecteer dan UPDATE SETTINGS/START NEXT RUN

Er werden geen aanpassingen uitgevoerd: selecteer dan NO CHANGES MADE / START NEXT RUN

o We komen dan opnieuw in het menu collect waar we kunnen kiezen uit de drie vluchtregimes. We zullen boven vermelde stappen blijven uitvoeren tot we onder de vooropgestelde tolerantie (beschreven in 7.1.2 Toleranties) zitten. 7.3.2 Hover in ground effect •

Van zodra de helikopter aan het hoveren is, de meting starten.

•

Controleer of rotorbladen in-track zijn (zelfde werkwijze als in 7.3.1.1 Blade tracking met strobex)

•

In geval van out-of-track, aanpassingen uitvoeren m.b.v. pitch change rods.

Opmerking: Gele pitch change rod wordt NIET aangepast, deze dient als referentie! •

Onbalans meten m.b.v. VXP o In het collect menu selecteren we nu HOVER IGE. o De stappen zijn hier gelijkaardig zoals beschreven in 7.3.1.2 Balance

We zullen boven vermelde stappen blijven uitvoeren tot we onder de vooropgestelde tolerantie (beschreven in 7.1.2 Toleranties) zitten. 7.3.3 120 KIAS •

Van zodra de helikopter met een snelheid van 120KIAS ( 222km/hr) en op een hoogte van 1500ft (= 457m) vliegt, de meting starten.

•

Controleer of rotorbladen in-track zijn (zelfde werkwijze als in 7.3.1.1 Blade tracking met strobex).

•

Onbalans meten m.b.v. VXP o In het collect menu selecteren we 120KIAS. o Verdere stappen uitvoeren zoals uitgelegd in 7.3.1.2 Balance

We zullen bovenvermelde stappen blijven uitvoeren tot we onder de vooropgestelde tolerantie (beschreven in 7.1.2 Toleranties) zitten.


Pagina 95


8 Connectieproblemen VXP Op 27/02/08 voerden we een RTB uit op de AS365N3 met registratie OO-NHC. De nodige voorbereidingen werden uitgevoerd en we waren klaar voor een eerste RTB meting. De eerste RTB meting bestond hoofdzakelijk uit het meten van de trillingen op de fenestron en eens deze binnen tolerantie waren gingen we overgaan tot de hoofdrotor. Uit de eerste metingen bleek dat alles binnen tolerantie was, wat betreft de fenestron en we waren klaar om de metingen uit te voeren op de hoofdrotor. Echter tijdens het uitvoeren bleek er een probleem te zijn met onze meetapparatuur. De VXP software meldde ons dat er geen verbinding was tussen de AU en de DU.

Figuur 126 OO-NHC

8.1 Mogelijke oorzaken 8.1.1 Aansluitingen Eerst en vooral werd nagegaan of alle sensoren op de correcte manier aangesloten werden op de DU. In de manual is er een schema die weergeeft op welke punten men de sensoren moet verbinden met de AU.

Figuur 127 Overzicht aansluitingen op AU

Dit bleek allemaal in orde te zijn.

C o n n e c t i e p r o b l e m e n VXP

Pagina 96

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 8.1.2 Correcte signalen ? Zoals uitgelegd in paragraaf 5.3 Verwerkingseenheid leveren de sensoren signalen aan de AU. Deze signalen hebben een bepaald spanning. De waarde van deze spanning kunnen we terug vinden in de FasTrak Maintenance Manual. Hier kunnen we m.a.w. nagaan of er een correcte spanning is over iedere pin van de kabel. Zie bijlage 8 8.1.3 Software Nadat we vorige twee paragrafen hadden nagekeken bleek alles in orde te zijn en hadden we een vermoeden dat het aan de software lag. Daarom zijn volgende stappen die we hebben uitgevoerd ook specifiek gebaseerd met de veronderstelling dat alles in orde is.

8.2 Pogingen tot oplossen De oplossingen werden niet uitgevoerd in de helikopter maar m.b.v. spanningsbron van 28VDC. Spanningsbron ( 28 VDC)

Verwerkingseenheid

Sensoren

laptop

Figuur 128 Schema proefopstelling

8.2.1 Eerste poging Deze poging was gebaseerd om opnieuw verbinding te krijgen tussen AU en laptop. •

Zorg ervoor dat AU niet gevoed wordt.

•

Tracht vervolgens verbinding te maken tussen laptop en AU.

•

Terwijl de laptop probeert een verbinding tot stand te brengen, voeden we de AU terug met 28VDC.


Pagina 97

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert 8.2.2 Tweede T poging 1) Bij het opsstarten van n de VXP software s ve erschijnt on nderstaand de figuur waarin w men de ke euze krijgt te t kiezen tussen t “Co onnect to AU” A en “Loa ad Apllication”.

Figuurr 129 Connec ct to AU

Klik vervo olgens op cancel. c n het menu m File waar w men Reset R AU & Clear Da atabase 2) Men gaat naar s selecteert.

F Figuur 130 Reset R AU & Clear Database

3) Wanneer W m dit doet verschijnt onderstaande waa men arschuwing g.

Figuurr 131 Waarsc chuwing

Klik op Ja om opd dracht te bevestigen. b . Hiermee zullen we alle data d die de AU heeft agen verw wijderen (te vergelijken met form matteren op p computer). opgesla


Pagina 98 8

Uitbala anceren en afstellen van v een he elikopter ro otor met Vibration eX XPert 4) Wanneer W d gebeurtt, zal de so dit oftware verrbinding tra achten te m maken mett de AU.

F Figuur 132 Po oging tot verb binding make en

5) Na enige tijd t verschijjnt ondersttaande figu uur.

Figuur 133 Time Outt melding

Dit wijsst erop dat de software nog stee eds geen verbinding v heeft kunn nen maken n met de AU. We voere en vervolge ens de 3 stappen s uit die de sofftware vraa agt na te gaan. 6) We W verwijd deren de voedingska v abel van de e AU en pla aatsen die vervolgen ns t terug. 7) Wanneer W w stap 6 hebben we h uittgevoerd, zal z de AU opnieuw o ve erbinding t trachten te e maken met m de softw ware. 8) Wanneer W d verbinding tot stan de nd gebrach ht werd tusssen AU en n software, zal d deze een Powerup P s test uitvvoeren. self

Figuur 134 1 Powerup p self test

9) Wanneer W d achter de dit d rug is, konden k we de track and a balancce opnieuw w hervatten.


Pagina 99 9


Besluit Ook in de luchtvaart heeft de informatica zijn weg gevonden in meetapparatuur. Voordelen van dit soort apparatuur: •

nauwkeurige metingen;

•

gedetailleerde weergave (zowel grafisch als d.m.v. cijfers) van de meetresultaten;

•

aanbevelingen worden berekend door de software zelf;

•

tijd besparend;

•

overzichtelijke printouts;

•

is veiliger voor de mensen die de meting uitvoeren.

Ook dient opgemerkt te worden dat men desondanks deze geavanceerde meetapparatuur nog steeds moet vertrouwen op het gezond verstand. In dit eindwerk is dit nogmaals bewezen dat men altijd alles moet nagaan of de nodige aanpassingen (berekend en voorgesteld door de software) al dan niet nuttig zijn om deze uit te voeren. Hieruit kunnen we ook besluiten dat het gebruik van oudere meettoestellen ,zoals de Strobex 135M-11, nog steeds hun mannetje kunnen staan bij deze metingen. Deze metingen zijn minder nauwkeurig maar met de nodige ervaring van de operator kunnen we nog steeds relevante resultaten bekomen. De aanbevelingen die besproken werden in dit eindwerk zijn ter vervanging van de huidige procedure tot er een verbeterde versie komt van deze software specifiek voor dit type toestel (EC120B). Deze analyse werd vervolgens ook opgestuurd naar Honeywell. Tijdens de uitvoering van dit eindwerk heb ik een duidelijk beeld gekregen van wat er allemaal komt kijken bij het uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor. Ik kan hieruit alleen maar besluiten dat deze taak veel tijd in beslag neemt (installatie sensoren, meting uitvoeren, aanpassingen maken en opnieuw meten) maar tevens ook een belangrijke rol speelt bij het onderhoud van een helikopter.

Besluit

Pagina 100


Bijlagen 1.

TRACK AND BALANCE OP MD EXPLORER .......................................................................... 102

2.

ALGEMENE DIMENSIES EC120B ............................................................................................ 108

3.

INSTALLATIE FASTRAK OP HELICOPTER ............................................................................ 109

4.

DOORSNEDE FASTRAK .......................................................................................................... 110

5.

TRIM TABS EC120B .................................................................................................................. 111

6.

TARGETS EC120B .................................................................................................................... 112

7.

TABEL MAIN ROTOR SETTINGS............................................................................................. 113

8.

SPANNINGSWAARDEN ............................................................................................................ 114

Bijlagen

Pagina 101


1. Track and balance op MD Explorer 1.1. Inleiding Track and balance werd uitgevoerd op de MD Explorer. Het voordeel bij deze helikopter is dat de nodige sensoren voor het uitvoeren van deze meting reeds geïnstalleerd zijn in het toestel meer bepaald op de NOTAR anti-torque fan en op de main rotor mast base. Deze sensoren meten de trillingsniveaus en sturen die door naar de Balance Monitoring System (BMS) die geïntegreerd is in het Integrated Instrument Display System(IIDS) vooraan in de cockpit. Bij deze tests hebben we enkel het trillingsniveau van de main rotor gemeten en niet van het NOTAR systeem.

Afbeelding 1 Balance Monitoring System

Bijlagen

Pagina 102


1.2. Main Rotor Vibration Monitoring De trillingssensoren van de main rotor verschaffen trillings-niveau signalen naar de IIDS. BMS software in de IIDS gebruikt deze data om te bepalen of deze gemeten trillingsniveaus boven de toleranties liggen. Deze software verschaft verder ook de nodige veranderingen in: • pitch case weights; • blade taps; • pitch links. Op deze manier worden de trillingsniveaus binnen tolerantie gebracht. Voorwaarde om deze aanbevelingen te geven is dat het gemeten trillingsniveau niet groter is dan 0.5 IPS (Inches Per Second).

1.3. Meting De metingen worden uitgevoerd tijdens 4 verschillende fases: • • • •

Op de grond Tijdens het hoveren Voorwaartse vlucht met een snelheid van 80 kts Voorwaartse vlucht met een snelheid van 120 kts

1.3.1. Installeren Main Rotor Blade Tracking Targets Vooraleer we met de metingen beginnen, moeten we deze targets nog installeren. Deze blade tracking targets moeten in de juiste sequentie worden geinstalleerd. Blade 1 bevindt zich boven de neus van de helikopter wanneer de swashplate interrupter zich boven de azimuth sensor bevindt. Blade 2, 3, 4 en 5 worden genummerd in volgorde tegengesteld aan de draairichting van de main rotor.

Afbeelding 2 Main rotor blade tracking target installation

Bijlagen

Pagina 103

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 1.3.2. Main Rotor track and balance Fases

Instructies

Ground

• • • • •

Hoover

In flight

• • • • • • • •

1 motor laten draaien Toerental op 100% Nr Meting uitvoeren via IIDS Strobe richten op targets bevestigd op main rotor bladen. Strobe in ‘W’ bewegen om die targets te vinden. Resultaten worden verkregen en de nodige aanpassingen worden vermeld Toestel laten hoveren Meting uitvoeren via IIDS Strobe richten op targets Resultaten + aanpassingen worden verkregen 80 kts vliegen en meting uitvoeren 120 kts vliegen en meting uitvoeren Strobe richten op targets Resultaten + aanpassingen worden verkregen

1.4. Resultaten Meting

Gemeten trillingsniveau

Meting 1: ground

0.61 IPS

•

Pitch veranderen

Meting 2: ground

0.56 IPS

•

Pitch veranderen

Meting 3: ground

0.45 IPS

•

Pitch veranderen

•

Gewicht plaatsen op blad 1 => + 14 gr.

• •

Bijstellen trim tabs Gewicht plaatsen => 142.5 gr op blad 3 Blad 1 => + 41gr Blad 2 => + 14gr Blad 3 => -140 gr Blad 5 => + 70 gr

Meting 4: • •

Ground Hoveren

0.53 IPS 1.22 IPS

Meting 5: •

Ground

Acties ondernomen

0.39 IPS

Meting 6: • • •

Ground Hoveren 80 kts

0.28 IPS

•

120 kts

0.27 IPS (vertical)

0.56 IPS

• • • •

0.49 IPS (lateral) 1.17 IPS (lateral) 0.58 IPS (vertical)

Bijlagen

Pagina 104

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Meting 7: • • •


0.33 IPS

•

120 kts

0.1 IPS (vertical)

• •

Blad 2 => +42 gr Blad 5 => - 70 gr

• • •

Blad 1 => tab naar beneden Blad 2 => +14 gr Blad 3 => + 70 gr

•

Blad 3 => + 20 gr

0.29 IPS 0.5 IPS (lateral) 0.65 IPS (lateral) 0.33 IPS (vertical)



0.15 IPS

•

120 kts

0.05 IPS (vertical)




0.13 IPS

•

120 kts

0.16 IPS (vertical)


Meting 10: • • •


0.15 IPS

•

120 kts

0.03 IPS (vertical)


De gegevens van laatste meting voldoen allemaal aan de toegestane toleranties waardoor we deze reeks metingen mogen afsluiten.

Bijlagen

Pagina 105

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert 1.4.1. Opmerkingen 1.4.1.1.

Grafisch bepalen van het plaatsen van gewichten.

Het bepalen van hoeveel gewicht we moeten toevoegen kan ook manueel gebeuren i.p.v met de computer. Dit kunnen we grafisch bepalen door de gemeten waarden uit te zetten op grafiek (zie bijlage). Als voorbeeld nemen we de gemeten waarde van meting 6. Tijdens het hoveren meten we een trillingsniveau van 0.56IPS. Dit kunnen we aflezen op de IIDS in de cockpit. Naast dit trillingsniveau wordt ook aangeven op welke positie t.o.v blad 1 dit werd gemeten als blad 1 juist boven de neus van de helikopter zich bevindt. In dit voorbeeld was dit op 2h33. Dit ronden we af naar 2h30 ( we werken met xh 00, xh15, xh30 of xh45). a) We tekenen een lijn die zich op positie 2h30 bevindt ten opzicht van blad 1 ( = 12h). b) Vervolgens plotten we het gemeten trillingsniveau uit, zijnde 0.56 IPS. De grootste cirkel komt overeen met 1.0 IPS en is onderverdeeld in 10 kleinere cirkels ( dus elke cirkel komt overeen met 0.1 IPS). c) Vanuit dit punt trekken we een lijn die telkens evenwijdig loopt met de 0-ref lijn. d) Het snijpunt bekomen door de recht uit punt c met onder- en bovenkant zegt ons hoeveel gram we moeten toevoegen aan blad x. e) Resultaat: a. 241gr toevoegen aan blad 4 (er is reeds 200gr aanwezig dus nog 41gr toevoegen). b. 214gr toevoegen aan blad 2 (er is reeds 200gr aanwezig dus nog 14gr toevoegen).

Bijlagen

Pagina 106


Afbeelding 3 Balanceergrafie MD Explorer

Bijlagen

Pagina 107


2. Algemene dimensies EC120B

Bijlagen

Pagina 108


3. Installatie FasTrak op helicopter

Bijlagen

Pagina 109


4. Doorsnede FasTrak

Bijlagen

Pagina 110


5. Trim tabs EC120B

Bijlagen

Pagina 111


6. Targets EC120B

Bijlagen

Pagina 112


7. Tabel main rotor settings Balanceergewichten Rotorblad

Run 1

Run 2

Run 3

Run 4

Run 5

Run 6

[gram]

[gram]

[gram]

[gram]

[gram]

[gram]

RED

YEL

BLU

Tab settings Run 1 Rotorblad

Run 2

Run 3

Run 4

Run 5

Tab

Tab

Tab

Tab

Tab

Tab

Tab

Tab

Tab

Tab

T6[°]

T7[°]

T6[°]

T7[°]

T6[°]

T7[°]

T6[°]

T7[°]

T6[°]

T7[°]

RED

YEL

BLU

Bijlagen

Pagina 113


8. Spanningswaarden

Bijlagen

Pagina 114


Bibliografie Literatuur Becuwe, I. (2003). Helikoptertechnologie. Oostende: KHBO. Becuwe, I. (2002). Vliegtuigonderhoud Engine Failure Analysis. Oostende:KHBO. Debrabandere, E.(2007). Mechanische trillingen en geluid. Oostende: KHBO. FasTrak (s.d.). FasTrak Operators Manual [Manual]. Chadwick-Helmuth. Leishman, J.(2000). Principles of helicopter aerodynamics. Cambridge:Cambridge university press. Rotorcraft (s.d.). Rotorcraft Maintenance Manual [Manual]. MD Helicopters Inc. Schafer, J.(1992). Helicopter Maintenance. Jeppesen Sanderson Englewood . VXP (s.d.). VXP: System Maintenance Manual [Manual]. Chadwick-Helmuth.

Elektronische bronnen Eurocopter(s.d.). Eurocopter AS365N3 Technical Data. Eurocopter. Eurocopter(s.d.). Eurocopter EC120B Technical Data. Eurocopter. Robinson, M.(1999). Helicopter Track and Balance Theory. s.l.,s.n. Telemeter (2007). Application guide for VXP Balancer for use with EC120. Donauwoerth, Telemeter Electronic GmbH. Telemeter (2002). User guide for VXP for use with helicopters. Donauwoerth, Telemeter Electronic GmbH.

www-sites A History of Helicopter Flight. http://www.glue.umd.edu/~leishman/Aero/history.html Acessystems http://www.acessystems.com Advanced Machine Services L.L.C. http://www.precisionspindle.com/brinelling.htm Dynamic helicopter aerodynamics. http://www.dynamicflight.com/aerodynamics/ Emerson Bearing http://www.emersonbearing.com/fail_truebrinell.htm

Bibliografie

Pagina 115

Uitbalanceren en afstellen van een helikopter rotor met Vibration eXPert Eurocopter. http://www.eurocopter.ca Fenestron tailrotor. http://www.aerospaceweb.org/question/helicopters/q0212a.shtml Noordzee Helikopters Vlaanderen http://www.nhv.be/ R/C airplane World. http://www.rc-airplane-world.com/how-helicopters-fly.html Rotor track vibration – Rotor & Wing Aviation Services. http://www.rwas.com.au/rtb.html The helicopter aviation homepage http://www.copters.com/ The helicopter page. http://www.howstuffworks.com/framed.htm?parent=helicopter.htm&url=http://www.hel icopterpage.com The tail rotor http://www.helis.com/howflies/tailrot.php Turbomeca – Safran group http://www.turbomeca.com/public/turbomeca_v2/html/en/produits/version.php?aid=63 1&sfid=504&mid=615

Bibliografie

Pagina 116

Mededeling. "Deze eindverhandeling was een examen. De tijdens de verdediging geformuleerde opmerkingen werden niet opgenomen"

Recommend Documents