Stanowisko badawcze przekładni śmigłowca nowej generacji z pomocniczym napędem
Działania podejmowane w ramach projektu MUTR koncentrują się na zaprojektowaniu testowego systemu przekładni do nowo powstającego demonstratora szybkiego i taniego wiropłatu (ang. Rapid and Cost-Effective Rotorcraft, RACER). RACER to eksperymentalny śmigłowiec z pomocniczym napędem opracowany przez firmę Airbus. Łączy on w sobie funkcje rozwijania dużych prędkości oraz pionowego startu i lądowania, a dodatkowo jest wyposażony w skrzydła z zamocowanymi na nich śmigłami zamiast typowego śmigła ogonowego. Te ostatnie stanowią napęd pomocniczy śmigłowca. Wiropłat jest napędzany dwoma silnikami, z których jeden można wyłączyć i uruchomić ponownie w powietrzu w celu zwiększenia oszczędności paliwa i zwiększenia zasięgu maszyny. Projekt MUTR jest finansowany w ramach Wspólnego Przedsięwzięcia „Czyste Niebo 2”, partnerstwa publiczno-prywatnego pomiędzy UE a przemysłem, którego celem jest wzmacnianie współpracy europejskiego przemysłu lotniczego, globalnej pozycji tego sektora i jego konkurencyjności. Badacze z Czeskiego Lotniczego Ośrodka Badawczego (VZLU) przygotowali projekt i opracowali wdrożenie pomocniczej (adaptacyjnej) przekładni wchodzącej w skład wielofunkcyjnego urządzenia testowego służącego do oceny specjalnych, nowo zaprojektowanych reduktorów mechanicznych dla helikoptera RACER. Stanowią one główny element urządzenia napędowego helikoptera, przekazującego moc z dwóch silników z wałami turbodoładowania do głównego śmigła i śmigieł bocznych.
Ocena w warunkach awaryjnych
Zespół rozpoczął od zaprojektowania stanowiska badawczego, a następnie opracował, wytworzył i przetestował hydrauliczny silnik momentowy oraz stanowisko badawcze dla tego silnika przygotowane z myślą o ocenie wiropłatu RACER. „Stanowisko badawcze to potężne urządzenie, które pozwala nam sprawdzić działanie przekładni w normalnych trybach pracy, ale także w sytuacjach awaryjnych i warunkach przeciążenia, na jakie główny reduktor może być narażony w czasie pracy”, stwierdza koordynator projektu Petr Pick. Proponowany tryb testowy zawiera cztery części: główną płytkę przekładni, grupy obciążenia bocznego, przekładnie adaptacyjną oraz mechanizmy wspierające. Ocena głównego reduktora na stanowisku badawczym wygląda tak samo jak ocena prowadzona faktycznie w wiropłacie, co umożliwia pomiar wartości, jakie będą przykładane do reduktora w czasie weryfikacji i procesu certyfikacji. Wydajny energetycznie silnik momentowy pozwalał symulować obciążenie ze strony śmigieł bocznych. Moc przekazywana wałami odpowiadającymi jednostkom napędowym była przekazywana z przekładni adaptacyjnej do głównej przekładni, która rozgałęzia dwie boczne gałęzie śmigieł bocznych oraz gałąź głównego śmigła. W efekcie uzyskano trzy pętle mocy, w których można zmieniać ją niezależnie przy jednoczesnym umożliwieniu symulacji pracy w trybie z jednym nieczynnym silnikiem i w różnych trybach lotu maszyny.
Niezawodny i wydajny silnik momentowy
Poza dwiema parami trybów ten wyjątkowy silnik momentowy połączony z miernikiem momentu obrotowego znajdujący się w przekładni umożliwia wykonywanie testów obciążenia i kalibrację silnika momentowego. Układ hydrauliki wykorzystywany przez silnik momentowy nie tylko nadaje skręt, lecz także rozwiązuje problem chłodzenia trybów i łożysk przekładni. Pick mówi: „VZLU opracowuje wzajemne połączenie przekładni bocznych śmigła za pomocą pionowego wału transmisyjnego wspartego na dwóch lub trzech obudowach łożysk pomocniczych, by sprzęgnąć ze sobą obie przekładnie. Wał transmisyjny jest połączony z przekładniami bocznymi za pomocą stożkowych kół zębatych”. Badanie przekładni wymaga wydajnego, niezawodnego i trwałego silnika momentowego. MUTR spełnia wszystkie te wymogi i przeszedł pomyślnie ocenę dla obciążeń do 5 900 Nm przy prędkości obrotowej 3 330 obr./min. Urządzenie sprawdzi się także w przypadku stosowania ze złożonymi systemami symulacji obciążenia, takimi jak stanowisko badawcze wiropłatu RACER.
Słowa kluczowe
MUTR, przekładnia, śmigło, stanowisko badawcze, helikopter, silnik momentowy, wiropłat, reduktor
