Banco di prova materiali per test a lungo termine di aeromobili
Cilindro di prova Hänchen nel banco di prova

30 tipi di aeromobili in 40 anni

Test con cilindri di prova Hänchen

Simulazione non solo al computer

Tecnologia di base: idraulica

“Per il test dinamico della fatica del materiale sugli aerei, l'idraulica è la tecnologia chiave per la simulazione del carico. Da noi, infatti, la tecnica di controllo, misurazione e fluidi lavorano di pari passo”, afferma Woithe. “I computer devono fornire specifiche in tempo reale, che vengono poi controllate con l'ausilio di PLC tramite circuiti di regolazione con celle di carico in un confronto valore nominale-valore effettivo. Oltre al controllo, servono anche a prevenire i sovraccarichi. Cilindro di prova di alta qualità sono un prerequisito fondamentale per garantire un processo di test realistico. In 27 anni, insieme a Hänchen, abbiamo più volte ridefinito i limiti del possibile, raggiungendo comunque un buon rapporto qualità-prezzo con un'elevata puntualità.” I cilindri di prova di Ostfildern hanno avuto successo grazie ai loro punti di forza, come l'attrito particolarmente basso, la tenuta ottimale, l'eccellente risposta, la bassa usura, l'estrema velocità pistone, la bassa coppia di breakaway, la resistenza alla fatica e la lunga vita utile.

Due vite e mezza in 18 mesi

Per motivi di sicurezza, vengono dimostrate sperimentalmente più di due vite e mezzo di aeromobile. Per testare la fatica del materiale, vengono simulate tutte le fasi di volo: decollo e atterraggio, nonché tutte le fasi di volo in cui l'Airbus è soggetto a cambi di carico, ovvero raffiche verticali e orizzontali e manovre di volo. In questo modo, anche un lungo volo transatlantico in buone condizioni meteorologiche può essere riassunto in un programma di simulazione di un quarto d'ora o mezz'ora. Per le categorie di voli a corto, medio e lungo raggio, è stata definita una serie di voli tipici, dal volo standard al volo estremo. Essi sono costituiti da dati di carico per la cellula dell'aeromobile con l'assegnazione a un profilo di altitudine. La cabina viene infatti sottoposta a una pressione interna elevata tramite un impianto di compressione e due serbatoi eolici, a seconda dell'altitudine simulata, per simulare la differenza di pressione tra la cabina e l'ambiente circostante in base alla rispettiva altitudine di volo. Da questi tipi di volo viene creato un programma di volo per volo che comprende più di 1.000 voli. Viene ripetuto fino a raggiungere il numero prestabilito di voli totali. Il monitoraggio visivo continuo da parte di ispettori, le ispezioni complete della struttura di prova, che durano giorni, e le misurazioni periodiche di 3.600 estensimetri e 80 trasduttori di deformazione assicurano che i danni che si verificano vengano immediatamente individuati. Poiché l'aeromobile è costruito per essere tollerante ai danni, le cricche vengono osservate nel loro sviluppo dopo la loro formazione fino al raggiungimento della lunghezza critica. Successivamente, viene eseguita una riparazione o una sostituzione di parti. Un sofisticato sistema di monitoraggio assicura che non vengano applicati inavvertitamente carichi non intenzionali, in particolare carichi eccessivi.

La guarnizione a fessura anulare flottante Servofloat^®

Le esigenze di precisione impongono di evitare forze di disturbo come gli effetti stick-slip dei cilindri. Ad esempio, sulle estremità alari si verificano forze di richiamo molto basse, che però devono essere spostate contemporaneamente fino a 670 mm/s. In questo modo, le ali vengono spostate fino a 2,9 m dalla posizione zero verso l'alto e fino a 1,2 m verso il basso. Tuttavia, si possono facilmente verificare vibrazioni indesiderate delle strutture morbide se i pistoni e gli steli pistone dei cilindri idraulici non sono il più possibile scorrevoli. In questo caso, si accettano tolleranze di solo il 3% del carico nominale del cilindro, che in pratica sono inferiori al 2%. Le vibrazioni indesiderate provocherebbero scostamenti di carico indesiderati e falserebbero i risultati dei test. I cilindri idraulici con guarnizione a fessura anulare flottante brevettata da Hänchen sono quindi utilizzati nei test strutturali sugli aeromobili, poiché hanno sempre lo stesso attrito, indipendentemente dalla pressione. In questi cilindri, una boccola in acciaio si deforma attraverso una fessura ridotta, creando così una fessura di tenuta senza contatto di pochi 1/100 mm. Il presupposto per questa tecnologia è una precisione di produzione nell'ordine di pochi μm, altrimenti la perdita porterebbe a elevate perdite idrauliche. Questa serie di cilindri 320 in versione Servofloat^® offre un vantaggio di costo di circa il 30% rispetto ai cilindri con guida dello stelo pistone idrostatica. Grazie al loro bassissimo attrito, i cilindri di prova di Hänchen offrono la possibilità di ottenere un'elevatissima precisione di posizionamento e ripetibilità, sono privi di stick-slip e sono ugualmente adatti a movimenti estremamente lenti e veloci. Anche la stabilità è stata determinante per la scelta dei cilindri idraulici Hänchen. Infine, il test dura 24 ore al giorno, sette giorni alla settimana.