Banco di prova idraulico per la simulazione di condizioni di volo
Banco di prova Ratio-Drive®, cilindro di prova come cilindro di prova idraulico
I requisiti di affidabilità dei sistemi negli aerei di linea, in particolare nel settore del sistema di controllo del volo, sono molto elevati, poiché il guasto dei sistemi durante il volo può avere conseguenze catastrofiche. Il DLR - Centro aerospaziale tedesco - sta lavorando presso l'Istituto di ingegneria dei sistemi di volo per aumentare ulteriormente la sicurezza dei sistemi e garantire una conclusione sicura del volo anche dopo eventi imprevisti.
Hänchen fornisce l'intero sistema di azionamento lineare del banco di prova idropulsante per due equilibratori, un alettone e un timone. Per testare a fondo l'idraulica dell'aereo, il banco di prova idropulsante simula i carichi aerodinamici che si verificano in volo sui sistemi di controllo del timone. In questo modo è possibile testare il comportamento del sistema in situazioni critiche in condizioni realistiche.
cilindri di prova idraulici particolarmente speciali:
- Risposta molto rapida
- Affidabilità
- Movimenti senza stick-slip
- Precisione di posizionamento e ripetibilità molto elevate
neu.jpg?m=1689949330)
Tecnologia dei banchi di prova
Requisiti per il banco di prova idropuls
- Soluzione completa come sistema di prova chiuso
- Specifiche del valore nominale esterno da parte del cliente
- Attuatore idraulico inclusi sensori e controllo
- Ingegneria e software di Hänchen
- Accoppiamento di interfacce hardware di regolatori esterni con elettronica di Hänchen
Cilindro di prova idraulico impiegato
- Dimensioni 54 / 40 / 180
- Adatto per fluido Skydrol
- Accessori e componenti di fissaggio: testa snodata, testata flangiata, tubo di protezione, trasduttore di posizione, trasduttore di forza, piastra di fissaggio, accumulatore a membrana, valvole di controllo, piastra intermedia, piastra di lavaggio
- Sensori: trasduttore di posizione, trasduttore di forza
- Combinazione di guarnizioni Servofloat®
Ambiente di test Ironbird - Banco di prova attuatori e simulazione cockpit
Interazione e integrazione
Ciò significa che non solo i singoli sistemi vengono testati, ma anche la loro interazione e l'integrazione dei nuovi componenti nel sistema fino all'esame dell'influenza di nuove soluzioni di sistema sulle caratteristiche di volo. Dipl.-Ing. Holger Spangenberg, responsabile dell'Ironbird presso il DLR, lo definisce il "Sistema di sistemi". Dall'input di controllo fino all'escursione dell'attuatore, deve essere presente un sistema complessivo continuo. In questo modo è possibile esaminare più da vicino i sottosistemi ed elaborare soluzioni nel campo della riconfigurazione dei sistemi di controllo del volo. In questo caso, vengono prese in considerazione le interazioni dei sistemi dell'aeromobile con l'obiettivo di aumentare la sicurezza degli aeromobili anche in condizioni estreme. La considerazione precoce delle interazioni del sistema è necessaria soprattutto per i sistemi complessi come il controllo del volo, poiché altrimenti possibili influenze negative di diversi sistemi vengono riconosciute solo tardivamente e gran parte dello sviluppo deve essere ripetuta. "Questo è anche ciò che rende speciale il nostro Ironbird, il fatto che una simulazione dell'intera catena di controllo del volo con una combinazione di simulazione della cabina di pilotaggio e banco di prova dell'attuatore può essere raggiunta anche dai piloti collaudatori per una valutazione olistica dei sistemi di controllo del volo", sottolinea Spangenberg.
Opzioni di prova del banco di prova
Un banco di prova per molti compiti
La moderna tecnologia dei banchi di prova è in grado di offrire un ambiente di test per una varietà di compiti di ricerca: in questo modo, nuovi sottosistemi come, ad esempio, attuatori come i cilindri idropulsanti, sensori o sistemi informatici possono essere integrati nel banco di prova. Con il loro aiuto, vengono sviluppati, tra l'altro, nuovi algoritmi per il controllo o il monitoraggio e la previsione dello stato, per poi verificarne il funzionamento, anche in diverse condizioni di errore. Inoltre, è possibile la ricerca di nuovi sistemi di bus dati come “Fly-by-light” o “Controllo di volo wireless”. Un'altra area coperta dall'Ironbird è la ricerca di nuovi concetti di controllo del volo per l'intero sistema di controllo del volo. In questo caso, è possibile esaminare l'influenza e l'interazione con sottosistemi come sensori, attuatori e computer.
Monitoraggio dello stato
Per la ricerca di metodi di Condition Monitoring per il monitoraggio e la previsione dello stato di attuatori di comandi di volo elettromeccanici o elettroidraulici, i metodi sviluppati devono essere esaminati e valutati in condizioni il più possibile reali. Qui vengono impiegati i cilindri di prova Hänchen come cilindri di prova idraulici per simulare con precisione i carichi aerodinamici che agiscono sugli impennaggi in volo. I valori di riferimento per la regolazione dei cilindri di prova idraulici sono forniti da una simulazione di meccanica del volo. In questo contesto, il sistema di test calcola costantemente nuovi valori di riferimento in funzione di diversi parametri come la velocità di volo, l'altitudine di volo e l'angolo di deflessione dell'impennaggio e li trasmette alla regolazione dei cilindri per la simulazione dei carichi aerodinamici.
Massima flessibilità: sistema di azionamento lineare Ratio-Drive® made by Hänchen
La costruzione di banchi di prova Hänchen fornisce l'intero sistema di azionamento lineare per due equilibratori, un alettone e un timone. Il sistema completo Ratio-Drive® costituisce un sistema chiuso che riceve valori nominali esterni. Il banco di prova idraulico funziona con celle di carico integrate da Hänchen. Ciò significa che l'attuatore completo, inclusi i sensori, il controllo e il software, è stato realizzato come soluzione completa da Hänchen, compresa l'ingegneria. L'azienda aveva il compito di soddisfare i requisiti per i cilindri idraulici in termini di valori limite dinamici, le forze massime che devono agire sul sistema, la precisione dei sensori e le condizioni quadro del sistema idraulico esistente, ovvero fluido, flusso di pressione massimo e area di pressione massima. Ciò significa massima flessibilità anche per i valori nominali esterni. Inoltre, è stato necessario risolvere le interfacce a livello di hardware: per bypassare, ad esempio, il sistema di regolazione di Hänchen, per implementare rapidamente e in modo flessibile i propri concetti di regolazione con un sistema di prototipazione rapida del controllo, è stato necessario accoppiare regolatori esterni con l'elettronica di Hänchen. Poiché durante i test si verificano poche forze trasversali, il DLR utilizza per il suo banco di prova cilindri di prova in qualità Servofloat®.
La guarnizione a fessura anulare flottante Servofloat®
Hänchen raccomanda questi cilindri di prova per la costruzione di banchi di prova, poiché la guarnizione a fessura anulare flottante brevettata è la prima scelta soprattutto per applicazioni con forze trasversali limitate, massima dinamicità e qualità. I cilindri idraulici in qualità Servofloat® sono praticamente privi di attrito. In caso di movimenti estremamente lenti e molto rapidi, offrono scarico della pressione senza contatto verso l'esterno, bassa perdita, massima precisione di posizionamento e ripetibilità e sono esenti da stick-slip.
Dotazione cilindro di prova
Queste combinazioni di guarnizioni funzionano secondo il seguente principio: all'avvio del sistema, attraverso le camere del cilindro si crea un flusso d'olio idrodinamico nella guarnizione a fessura anulare, in modo che la guarnizione a fessura anulare si muova radialmente intorno allo stelo pistone in modo metallico, senza contatto, "fluttuante" e auto-centrante: la guarnizione a fessura anulare ha una forma cilindrica con gioco definito rispetto allo stelo e si trova in posizione eccentrica casuale nello stato di montaggio. A causa della pressione applicata, una boccola in acciaio si deforma in una fessura di tenuta non a contatto, dipendente dalla pressione, di pochi 1/100 mm. Tuttavia, questo processo funziona solo con una precisione di produzione nell'ordine di pochi μm, altrimenti la perdita porterebbe a elevate perdite idrauliche. L'olio di perdita fuoriuscito viene riportato nel circuito del fluido senza pressione tramite un raccordo di raccolta. L'assenza di una guarnizione a contatto pressurizzata riduce al minimo l'adesione e l'attrito di scorrimento nel cilindro idraulico. Poiché non è necessario alcun film lubrificante idrodinamico a causa del movimento relativo dei partner di scorrimento, è possibile un movimento privo di stick-slip anche nel campo delle più piccole ampiezze e velocità. La guarnizione a fessura anulare ha solo una funzione di riduzione della pressione con la minima perdita. Pertanto, lo stelo pistone del cilindro idropulsante viene guidato mediante nastri guida ad attrito ottimizzato. Tuttavia, anche un cilindro di prova con guarnizione a fessura anulare flottante può assorbire determinate forze trasversali.
Questa serie, inoltre, grazie alle superfici del pistone e dei cuscinetti rivestite in bronzo, è dotata di proprietà di funzionamento di emergenza che aumentano ulteriormente la sicurezza operativa. Un altro argomento convincente a favore dei cilindri di prova con guarnizione a fessura anulare flottante è senza dubbio il prezzo. Infatti, questa serie si differenzia dai cilindri di prova con guida dello stelo pistone idrostatica solo per la maggiore sensibilità alle forze laterali, ma offre un notevole vantaggio in termini di prezzo. Scopri di più sui cilindri di prova idraulici Hänchen.
Il concetto e le prestazioni devono essere corretti
Secondo Spangenberg, il fattore decisivo per la decisione di utilizzare i cilindri Hänchen è stato per gli esperti del DLR “il buon concetto e il rapporto qualità-prezzo della tecnologia dei banchi di prova Hänchen. Il comportamento quasi idrostatico con la stessa qualità di regolazione e ad un prezzo molto vantaggioso ci ha finalmente convinto.“ Anche la raccomandazione di un collega di Airbus, che collabora con successo con Hänchen da anni, ha giocato un ruolo. Insieme a Hänchen, il DLR ha continuato a sviluppare i requisiti per il sistema, con suggerimenti utili da parte degli esperti di idraulica di Ostfildern. Un progetto attuale è la ricerca di nuovi concetti di controllo per la simulazione dinamica del carico. Quando i parametri di controllo e il concetto saranno definitivi, il DLR inserirà la struttura di controllo nel sistema di mappatura. “Perché inserire solo i parametri è ovviamente più comodo che lavorare con regolatori esterni”, spiega Spangenberg. In questo modo, Hänchen è allo stesso tempo produttore, fornitore di servizi e integratore di sistemi presso il DLR.
© Hänchen 2009
Perché Hänchen come produttore di banchi di prova?
La nostra competenza come produttori di banchi e macchine di prova
Il nostro sviluppo prodotti e la ricerca interni per lo sviluppo di banchi di prova, campi di prova e macchine di prova complesse hanno posto la prima pietra per la moderna costruzione di banchi di prova. Il nostro elevato standard di qualità per i nostri prodotti ha dato un forte impulso a questo sviluppo. Oggi Hänchen è diventata un partner affidabile per banchi di prova e macchine di prova personalizzati. Ogni banco di prova EoL viene realizzato su misura su richiesta del cliente. I banchi di prova Hänchen sono progetti Ratio-Drive®, ovvero macchine speciali sviluppate individualmente con un concetto completo. In ogni progetto, in qualità di cliente, avrete un unico referente. In questo modo, campi di prova individuali ed efficienti dal punto di vista energetico e macchine di prova complesse possono essere integrati perfettamente nei propri sistemi tramite interfacce definite dal cliente.
Progetti complessi interni e presso i clienti rendono oggi Hänchen un fornitore affidabile di macchine di prova complete di alta qualità. Ciò riflette il nostro sviluppo pluriennale delle competenze, a partire dalla costruzione di cilindri, ampliata con componenti elettronici e sistemi di azionamento completi. Nel frattempo, Hänchen offre ai suoi clienti macchine complete, inclusi l'asse di azionamento, il telaio e gli elementi della macchina.
- Più di mezzo secolo di competenza nel settore dell'idraulica e delle guarnizioni
- Vasta esperienza nella costruzione di macchine speciali di macchine speciali idrauliche ed elettriche
- Esperienza nella progettazione individuale sistematizzata di macchine industriali e retrofit
- Sviluppo di software modulare proprietario, inclusa l'interfaccia grafica per il controllo e la regolazione, nonché la comunicazione a livello di processo
- Pianificazione e realizzazione di macchine di prova e banchi di prova
- Ampi concetti di sicurezza fino a PLe in conformità alla Direttiva Macchine, conformità CE, software di sicurezza