Aeronaves de alas giratorias más seguras: la fusión de datos identifica cuándo es necesario el mantenimiento
El helicóptero Airbus RACER es una pieza de tecnología implacable. Se prevé que vuele por primera vez en 2020 y se espera que sea un 50 % más rápido que los helicópteros tradicionales y que consuma un 25 % menos de combustible. Ofrece una combinación única de sustentación y empuje, y destaca por su diseño exclusivo con dos hélices laterales incorporadas en sus alas con forma de caja. Estas características suponen desafíos tecnológicos, ya que, a diferencia de sus homólogos tradicionales, el RACER requiere un conjunto de cajas de cambios laterales para acomodar el ángulo entre la transmisión y el eje de cola. Aquí es donde entra en juego el proyecto iGear. Dado que la transmisión de potencia de las aeronaves de alas giratorias suele estar expuesta a cargas extremas y niveles elevados de vibraciones, se precisa un mantenimiento periódico, así como información precisa y en tiempo real sobre el estado de la máquina. iGear responde a esta necesidad con un sistema de supervisión del estado que incluye varios sensores y está específicamente fabricado para las cajas de cambios laterales del RACER. «Los sistemas HUMS (Health and Usage Monitoring Systems) son necesarios para controlar el estado de la máquina. iGear tiene en cuenta todo el conjunto de características respecto al estado, en concreto las relativas a los engranajes y rodamientos. Posiblemente se probará en la plataforma de la caja de cambios y ayudará a salvaguardar cualquier arquitectura de caja que incluya tecnologías avanzadas como las desarrolladas por Avio Aero para la caja de cambios lateral del RACER», señala el profesor Andrew Starr, director del Instituto Through-life Engineering Services (TES) de la Universidad de Cranfield. El Airbus RACER proporciona una complejidad adicional al sistema de transmisión que supone un gran desafío para los HUMS actuales. Precisa la supervisión de las señales de vibración de la maquinaria de rotación en condiciones de funcionamiento variables. iGear logra superarlo mediante la generación de un mapa de cada indicador del estado (CI, por sus siglas en inglés) extraído de las señales de vibración dentro de un intervalo definido de sistemas de funcionamiento. La principal innovación del sistema radica en la utilización de numerosos parámetros en tiempo real, sobre una amplia gama de velocidades y cargas. «La fusión de datos se utiliza para combinar las aportaciones con lo aprendido con el paso del tiempo, a fin de obtener un diagnóstico sólido y fiable del estado. El proceso es totalmente compatible con los conjuntos de normas y procedimientos del sector, lo que ofrece a los expertos la oportunidad de observar y adaptar su rendimiento», explica el profesor Starr. La identificación de las tecnologías adecuadas fue una de las tareas más importantes del proyecto, por lo que el equipo de iGear estudió una amplia variedad de sensores y algoritmos de diagnóstico. Para los motores de arranque, los sensores tenían que cubrir una amplia gama de parámetros y, al mismo tiempo, ser sensibles, constantes y fiables. Debían cumplir los requisitos en materia medioambiental, además de tener un peso y coste bajos y ser fáciles de integrar en la aeronave. Los algoritmos, por otro lado, tenían que combinar sensibilidad y robustez. Además, tenían que proporcionar fiabilidad y resultados confiables con una carga computacional razonable. Por último, tenían por objeto proporcionar información útil sobre el ciclo de vida al operario de la aeronave a fin de permitir una priorización temprana de las tareas de mantenimiento. «Los ensayos de laboratorio de una caja de cambios industrial todavía están en curso, pero muestran una buena sensibilidad a los defectos sembrados (errores introducidos en el laboratorio) con datos ricos que permiten la validación y verificación de los algoritmos. Los siguientes pasos cubrirán un conjunto más amplio de escenarios, antes de que el sistema pueda instalarse en una caja de cambios de una aeronave», explica el profesor Starr. El sistema iGear es adecuado para otras aeronaves aparte del RACER. «En términos físicos, necesita un punto de montaje sencillo que permita una buena transmisión de la señal. Los algoritmos pueden ajustarse en función de las condiciones de funcionamiento, así como de la comprensión de los estados del aparato», concluye el profesor Starr.
Palabras clave
iGear, Airbus RACER, caja de cambios, helicóptero, aeronave de alas giratorias, mantenimiento, HUMS
