Banco de pruebas "Iron Bird" para la verificación del sistema de control de vuelo
Banco de pruebas Ratio-Drive®, cilindro de prueba como cilindro de prueba hidráulico
Los requisitos de fiabilidad del sistema en los aviones de pasajeros, especialmente en el ámbito del sistema de control de vuelo, son muy elevados, ya que el fallo de los sistemas durante el vuelo puede tener consecuencias catastróficas. El DLR - Centro Aeroespacial Alemán (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.) - trabaja en el Instituto de Técnica de Sistemas de Vuelo para aumentar aún más la seguridad de los sistemas y garantizar una finalización segura del vuelo incluso después de sucesos imprevistos.
Hänchen suministra todo el sistema de accionamiento lineal del banco de pruebas "Iron Bird" para dos timones de profundidad, un alerón y un timón de dirección. Para probar a fondo la hidráulica del avión, el banco de pruebas de hidropulsación simula las cargas aerodinámicas que se producen en vuelo sobre los sistemas de actuación de los timones. De este modo, es posible evaluar el comportamiento del sistema en situaciones críticas bajo condiciones realistas.
cilindros de prueba:
- Respuesta muy rápida
- Fiabilidad
- Movimientos sin stick-slip
- Precisión de posicionamiento y repetibilidad muy elevadas
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Tecnología de bancos de pruebas
Requisito para el banco de pruebas "Iron Bird"
- Solución completa como sistema de pruebas cerrado
- Consignas de valores nominales externos del cliente
- Actuador hidráulico que incluye tecnología de sensores y control
- Ingeniería y software de Hänchen
- Acoplamiento de interfaces técnicas de hardware de reguladores externos con electrónica de Hänchen
Cilindro de prueba hidráulico utilizado
- Dimensiones 54 / 40 / 180
- Adecuado para fluido Skydrol
- Fijaciones y accesorios: cabeza de rótula, brida, tubo de protección, sistema de medición de desplazamiento, célula de carga, placa de montaje, acumulador de membrana, válvulas de regulación, placa intermedia, placa de limpieza
- Tecnología de sensores: sistema de medición de desplazamiento, célula de carga
- Combinación de juntas Servofloat®
Entorno de prueba Iron Bird - Banco de pruebas de actuadores y simulación de cabina
Interacción e Integración
Esto significa que no solo se prueban los sistemas individuales, sino también su interacción y la integración de los nuevos componentes en el sistema, hasta la investigación de la influencia de nuevas soluciones de sistemas en las características de vuelo. El Ing. Dipl. Holger Spangenberg, responsable del Iron Bird en el DLR, lo denomina el "Sistema de Sistemas". Desde la entrada de control hasta el desplazamiento del actuador, debe existir un sistema global coherente. Así, se pueden investigar los subsistemas con mayor precisión y desarrollar soluciones en el ámbito de la reconfiguración de sistemas de control de vuelo. En este proceso, se tienen en cuenta las interacciones de los sistemas del avión con el objetivo de aumentar la seguridad de los aviones, incluso en condiciones extremas. La consideración temprana de las interacciones del sistema es especialmente necesaria en sistemas complejos como el control de vuelo, ya que de lo contrario, las posibles influencias negativas de diferentes sistemas se detectarían tarde y gran parte del desarrollo tendría que ser revisado de nuevo. "Esto es también lo especial de nuestro Iron Bird, que una simulación de toda la cadena de control de vuelo con una combinación de simulación de cabina y banco de pruebas de actuadores puede lograr una evaluación holística de los sistemas de control de vuelo, incluso por pilotos de prueba", subraya Spangenberg.
Opciones de prueba del banco de pruebas
Un banco de pruebas para muchas tareas
La moderna tecnología de bancos de pruebas es capaz de ofrecer un entorno de ensayo para una gran variedad de tareas de investigación: así, se pueden integrar nuevos subsistemas en el banco de pruebas, como actuadores (por ejemplo, los cilindros hidropulsores), sensores o sistemas informáticos. Con su ayuda, entre otras cosas, se desarrollan nuevos algoritmos para la regulación o la monitorización y pronóstico del estado, para luego probar su funcionamiento, incluso bajo diferentes condiciones de fallo. Además, es posible investigar nuevos sistemas de bus de datos como "Fly-by-light" o "Control de vuelo inalámbrico". Otra área que cubre el Iron Bird es la investigación de nuevos conceptos de control de vuelo para todo el sistema de control de vuelo. De este modo, se puede investigar la influencia y la interacción con subsistemas como sensores, actuadores y ordenadores.
Supervisión del estado
Para la investigación de métodos de monitorización de estado para la supervisión y el pronóstico del estado de los actuadores de control de vuelo electromecánicos o electrohidráulicos, los métodos desarrollados deben investigarse y evaluarse en condiciones lo más reales posible. Aquí es donde entran en juego los cilindros de prueba Hänchen como cilindro de prueba hidráulico para simular con precisión las cargas aerodinámicas que actúan sobre las superficies de control en vuelo. Los valores predeterminados para la regulación de los cilindros de prueba hidráulicos son proporcionados por una simulación de mecánica de vuelo. El sistema de prueba calcula constantemente nuevos valores predeterminados en función de diversos parámetros como la velocidad de vuelo, la altitud de vuelo y la deflexión de la superficie de control, y los transmite a la regulación de los cilindros para simular las cargas aerodinámicas.
Máxima flexibilidad: Sistema de accionamiento lineal Ratio-Drive® made by Hänchen
Hänchen Prüfstandsbau suministra el sistema de accionamiento lineal completo para dos timones de profundidad, un alerón y un timón de dirección. El sistema completo Ratio-Drive® constituye un sistema cerrado que recibe consignas externas. El banco de pruebas funciona con células de carga integradas por Hänchen. Esto significa que el actuador completo, incluyendo la tecnología de sensores, el control y el software, fue implementado por Hänchen como una solución integral, incluyendo la ingeniería. La empresa tenía la tarea de cumplir con los requisitos de los cilindros hidráulicos en cuanto a los valores dinámicos clave, las fuerzas máximas que deben actuar sobre el sistema, la precisión de los sensores, así como las condiciones marco del sistema hidráulico existente, es decir, el fluido, el caudal máximo de presión y la gama de presión máxima. Esto implica una flexibilidad extrema también en las consignas externas. Además, se tuvieron que resolver las interfaces a nivel de hardware: por ejemplo, para puentear el sistema de control de Hänchen y así implementar conceptos de control propios de forma rápida y flexible con un sistema de prototipado rápido de control, fue necesario acoplar controladores externos con la electrónica de Hänchen. Dado que en las pruebas apenas se producen fuerzas transversales, el DLR utiliza para su banco de pruebas cilindros de prueba con calidad Servofloat®.
El cierre por estrangulación en cono flotante Servofloat®
Hänchen recomendó estos cilindros de prueba para la construcción de bancos de pruebas, ya que el cierre por estrangulación en cono flotante patentado es la primera opción, especialmente para aplicaciones con fuerzas transversales limitadas con la máxima dinámica y calidad. Los cilindros hidráulicos en calidad Servofloat® prácticamente no tienen fricción. En movimientos extremadamente lentos y muy rápidos, ofrecen reducción de la presión sin contacto hacia el exterior, baja fuga, la máxima precisión de posicionamiento y repetición y no tienen stick-slip.
Equipamiento cilindro de prueba
Estas combinaciones de juntas funcionan según el siguiente principio: al arrancar el sistema, se genera un flujo de aceite hidrodinámico en el cierre por estrangulación en cono a través de las cámaras del cilindro, de modo que el cierre por estrangulación en cono se mueve radialmente alrededor del vástago de forma metálica sin contacto, “flotando” y autocentrante: el cierre por estrangulación en cono tiene una forma cilíndrica con un juego definido respecto a la barra y, en estado de montaje, se encuentra excéntricamente en una posición aleatoria. Debido a la presión aplicada, un casquillo de acero se deforma en un espacio de sellado sin contacto y dependiente de la presión de unas pocas centésimas de milímetro. Sin embargo, este proceso solo funciona con una precisión de producción en el rango de unas pocas µm, ya que de lo contrario la fuga provocaría grandes pérdidas hidráulicas. El aceite de fuga que sale se devuelve al circuito de fluido sin presión a través de una conexión de recogida. La ausencia de una junta presurizada con contacto minimiza la fricción estática y dinámica en el cilindro hidráulico. Dado que no es necesaria una película lubricante hidrodinámica debido al movimiento relativo de las piezas deslizantes, también puede producirse un movimiento sin efecto stick-slip en el rango de las amplitudes y velocidades más pequeñas. El cierre por estrangulación en cono solo tiene una función de reducción de presión con una fuga mínima. Por ello, el vástago del cilindro hidropulsador se guía mediante bandas de guía optimizadas para la fricción. No obstante, un cilindro de prueba con cierre por estrangulación en cono flotante también puede absorber ciertas fuerzas transversales.
Esta serie dispone además, gracias a las superficies de pistón y apoyo recubiertas de bronce, de propiedades de funcionamiento de emergencia que aumentan adicionalmente la seguridad operativa. Otro argumento contundente para los cilindros de prueba con cierre por estrangulación en cono flotante es, sin duda, el precio. Porque esta serie solo se diferencia en una sensibilidad ligeramente mayor a las fuerzas laterales de los cilindros de prueba con guía del vástago con cojinete hidrostático, pero ofrece una ventaja de precio significativa. Obtenga más información sobre los cilindros de prueba hidráulicos de Hänchen como cilindros de prueba.
El concepto y el rendimiento deben ser correctos
Según Spangenberg, para los expertos del DLR, el factor decisivo para decidirse por el uso de cilindros Hänchen fue „el buen concepto, así como la relación calidad-precio de la tecnología de bancos de pruebas de Hänchen. El comportamiento casi hidrostático con la misma calidad de regulación y a un precio muy favorable nos convenció finalmente“. También influyó la recomendación de un colega de Airbus que lleva años colaborando con éxito con Hänchen. Junto con Hänchen, el DLR siguió desarrollando los requisitos del sistema, con la continua aportación de valiosos consejos por parte de los expertos hidráulicos de Ostfildern. Un proyecto actual es la investigación de nuevos conceptos de regulación para la simulación dinámica de carga. Cuando los parámetros de regulación y el concepto estén definitivamente definidos, el DLR incorporará la estructura de regulación al sistema de representación. „Porque introducir sólo parámetros es, por supuesto, más cómodo que trabajar con reguladores externos“, explica Spangenberg. De este modo, Hänchen es para el DLR fabricante, proveedor de servicios e integrador de sistemas en uno.
© Hänchen 2009
¿Por qué Hänchen como fabricante de bancos de pruebas?
Nuestra competencia como fabricante de bancos de pruebas y máquinas de prueba
Nuestro desarrollo de productos interno e investigación para el desarrollo de bancos de pruebas, campos de prueba y máquinas de prueba complejas sentó las bases para la moderna construcción de bancos de pruebas. Nuestro alto nivel de exigencia de calidad para nuestros propios productos impulsó enormemente este desarrollo. Hoy en día, Hänchen se ha convertido en un socio fiable para bancos de pruebas y máquinas de prueba individuales. Cada banco de pruebas EoL se realiza a medida por encargo del cliente. Los bancos de pruebas de Hänchen son proyectos Ratio-Drive® , es decir, máquinas especiales desarrolladas individualmente con un concepto integral. En cada proyecto, usted, como cliente, tiene un interlocutor central. De este modo, los campos de prueba individuales y energéticamente eficientes y las máquinas de prueba complejas pueden integrarse perfectamente en su propio sistema a través de interfaces definidas por el cliente.
Los complejos proyectos internos y de clientes hacen de Hänchen un proveedor de calidad fiable de máquinas de prueba completas. Esto refleja nuestro desarrollo de competencias a lo largo de los años, que comenzó con la fabricación de cilindros, se amplió con componentes electrónicos y sistemas de accionamiento completos. Mientras tanto, Hänchen ofrece a sus clientes máquinas completas, incluyendo el eje de accionamiento, el bastidor y los elementos de la máquina.
- Más de medio siglo de experiencia en hidráulica y juntas
- Amplia experiencia en la construcción de máquinas especiales de máquinas especiales hidráulicas y eléctricas
- Experiencia en la construcción individualizada y sistematizada de maquinaria industrial y Retrofit
- Desarrollo de software modular propio, incluyendo interfaz gráfica para el control y la regulación, así como la comunicación a nivel de proceso
- Planificación e implementación de máquinas de prueba y bancos de pruebas
- Amplios conceptos de seguridad hasta PLe según la Directiva de Máquinas, conformidad CE, software de seguridad