Drahtlose Überwachung für Flugzeugmotorwelle

Von der EU finanzierte Forscher haben drahtlose Schleifringe für Telemetriesysteme entwickelt, die den Verschleißzustand von Teilen von Flugzeugtriebwerken überwachen und so eine zustandsorientierte Wartung ermöglichen, einen rechtzeitigen Austausch gewährleisten und die vorbeugende Instandhaltung minimieren.

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Die Hersteller von Luftfahrzeugmotoren bieten bei der Vermarktung ihrer Produkte in zunehmendem Maße einen sogenannten „serviceorientierten“ Ansatz an, der ihren Kunden nach dem Kauf die Triebwerkssicherheit garantiert, indem zustandsorientierte Instandhaltungsmethoden eingesetzt werden. Zu diesem Zweck übernehmen die Hersteller die Verantwortung für die Zustandsüberwachung, indem man in jede Einheit Funktionsfähigkeitsüberwachungssysteme einbettet und Big Data-Analytik einsetzt. Das von der EU finanzierte Projekt TSA (Telemharsh - Telemetric system acquisition in harsh environment) wurde gestartet, um eine innovative Telemetrielösung zur Messung der Belastung des Motors zu entwickeln. Im Zuge dieses Vorhabens führten die Forscher ein neues drahtloses System zum Messen und Übertragen von Beanspruchungs- und Temperaturdaten der Motorwellen ein. Ein drahtloser Schleifring, der rotierenden Flugzeugkomponenten mehr als 5 W Leistung bereitstellen kann, wurde mit einer HF-Kommunikationsverbindung bei 10 Mbps und einer miniaturisierten Signalverarbeitungseinheit kombiniert, die den Eingang von mehreren Kanälen multiplexen kann. Unter Umgehung der Notwendigkeit großer Energiespeicherungskondensatoren wurde er außerdem derart konzipiert, dass gewonnene Daten von dem rotierenden Bauteil zu dem statischen Gateway übertragen werden. Die Elektronik wurde auf drei kleine Platinen zur Spannungsaufbereitung aufgeteilt: Datenerfassung, -verarbeitung und -übertragung sowie Konditionierung der Sensoren. Die durch die Drehung der Welle wirkenden hohen Beschleunigungen, die gleichermaßen die Elektronik beeinflussen, erwiesen sich als ein vorrangiges Problem. Die zur Überwindung dieses Problems übernommene Lösung bestand in einer Verringerung der Masse der Komponenten. Das TSA-Team nutzte einen zur Durchführung von Versuchen ausgelegten Prüfstand, bei denen eine hohe Beschleunigung sowie Temperatur erreicht werden, um das neue Telemetriesystem zu optimieren. Dieser Prüfstand kann bis zu 50 000 Umdrehungen pro Minute erreichen und verfügt über die Möglichkeit des Einbaus einer Wärmekammer, um die Versuchseinheit auf bis zu 200 ºC zu erwärmen. Über das TSA-Projekt hinaus sind weitere Tests und Leistungsanalysen geplant. Forschung und Entwicklung im Rahmen des Projekts resultierten in einem drahtlosen Schleifring-Telemetriesystem, das die Konkurrenzfähigkeit der EU-Luftfahrtindustrie stärken wird. Die Technologie leistet einen Beitrag zur zustandsorientierten Instandhaltung, indem Systemdaten unter rauen Umgebungsbedingungen nicht nur für die Zwecke der Luftfahrt, sondern auch für andere Sektoren wie etwa die Raumfahrt und die Erzeugung von Kernenergie gesammelt werden.

Schlüsselbegriffe

Flugzeugmotorwelle, Telemetrie, vorbeugende Wartung, vorbeugende Instandhaltung, TSA, Signalverarbeitungseinheit, zustandsorientierte Wartung, zustandsorientierte Instandhaltung

Telemharsh - Telemetric System Acquisition in harsh Environment

Drahtlose Überwachung für Flugzeugmotorwelle

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