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直升機(jī)機(jī)庫內(nèi)的引擎試驗(yàn)

2009/8/21 11:01:00

　　總部位于瑞士Stans的RUAG航空制造公司是一家泛歐運(yùn)營的航空航天公司，主要負(fù)責(zé)瑞士空軍直升機(jī)引擎的維護(hù)、維修及檢修。負(fù)責(zé)電氣工程的BSR Automation AG選擇了Beckhoff的控制平臺(tái)，它由一臺(tái)CX系列嵌入式PC及I/O組件構(gòu)成，用于重新啟動(dòng)齒輪箱試驗(yàn)臺(tái)。

圖１

圖１：RUAG 的MGB齒輪箱試驗(yàn)臺(tái)：電纜與齒輪箱上的測(cè)量點(diǎn)相連。

圖２

圖２：用于尾旋翼齒輪箱試驗(yàn)的試驗(yàn)臺(tái)

圖３

圖３：Puma旋翼齒輪箱

圖４

圖４：Puma尾旋翼齒輪箱
　　我們這里所討論的瑞士陸軍用的直升機(jī)，就是所謂的AS-332超級(jí)美洲豹中型運(yùn)輸直升機(jī)，必須定期對(duì)它們的適航性和功能性進(jìn)行檢查。這一過程包括移動(dòng)齒輪箱并在RUAG試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)它們進(jìn)行試驗(yàn)。“當(dāng)然，我們的試驗(yàn)臺(tái)都是經(jīng)過認(rèn)證的。制造商每隔兩年就會(huì)對(duì)它們進(jìn)行一次檢查，特別是要檢查是否已達(dá)到極限水平。”RUAG試驗(yàn)設(shè)備部門的軟件工程師Werner Vogler解釋道。“齒輪箱試驗(yàn)的內(nèi)容包括旋翼速度、扭矩、齒輪箱油壓、潤滑劑溫度及油溫。此外，在齒輪箱負(fù)載時(shí)還將對(duì)這些變量進(jìn)行測(cè)試，以測(cè)定它們是否達(dá)到極限水平。

試驗(yàn)在同步模式下進(jìn)行
　　直升機(jī)的主旋翼驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及尾旋翼驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均不完全放在試驗(yàn)臺(tái)上。事實(shí)上，在對(duì)各個(gè)齒輪箱進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，無需使用推進(jìn)器，而是用一個(gè)無極變速的377 KW直流驅(qū)動(dòng)裝置。通過這種方式，對(duì)直升機(jī)的兩個(gè)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)－兩個(gè)Turboméca Makila渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)－的驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行電力仿真。如果在長達(dá)一個(gè)小時(shí)左右的試驗(yàn)過程中，速度、扭矩、壓力或溫度測(cè)量結(jié)果中的一個(gè)或多個(gè)值超過公差極限，那就可以假定某個(gè)地方有損壞。例如，齒輪箱中的一個(gè)部件如果同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，就可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)械故障。

圖5

圖5：在MGB試驗(yàn)臺(tái)前的是：André Duss（右）——來自BSR Automation AG；Robert Urech——來自德國倍福自動(dòng)化有限公司瑞士分公司

圖6

圖6：兩個(gè)液壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的連接器作為MGB試驗(yàn)臺(tái)上渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)主軸的連接器

圖7

圖7：用于尾旋翼齒輪箱試驗(yàn)臺(tái)的控制柜，帶嵌入式PC CX1000

圖8

圖8：MGB試驗(yàn)臺(tái)上的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝
　　從測(cè)量角度來看，采用應(yīng)變計(jì)的速度測(cè)量及遙測(cè)技術(shù)代表的具有極高的性能。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍為12,000-20,000rpm，旋翼速度為340 rpm。無線電測(cè)量因此具有非常出色的表現(xiàn)。“其它機(jī)械變量的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值通過適當(dāng)?shù)膫鞲衅魃刹⒆鳛槟M值采集。這些模擬值以0-10V或-10-+10 V的電壓值以及4-20 mA的電流值形式出現(xiàn)，它們通過Beckhoff總線端子模塊記錄，然后在嵌入式PC CX1000中處理并傳輸至中央試驗(yàn)計(jì)算機(jī)。”Vogler闡釋道。測(cè)量值以圖解形式顯示并記錄在試驗(yàn)計(jì)算機(jī)中。“當(dāng)然，我們也能夠以圖解形式指定極限值。”“試驗(yàn)的進(jìn)程也以數(shù)字-圖解形式監(jiān)控；這意味著一旦觸及試驗(yàn)臺(tái)邊緣或出現(xiàn)危險(xiǎn)情況，我們能用急停功能及時(shí)中止。

集成有測(cè)量數(shù)據(jù)采集功能的試驗(yàn)臺(tái)
　　第一臺(tái)用于主旋翼齒輪箱的Puma MGB試驗(yàn)臺(tái)最早于1995年就投入使用。與此同時(shí)，那時(shí)安裝的電子組件已經(jīng)過時(shí)，部分組件已不能再使用；可視化系統(tǒng)和試驗(yàn)臺(tái)控制器基于 MS-DOS。這也是為什么RUAG航空制造公司決定安裝新的試驗(yàn)設(shè)備（包括測(cè)量數(shù)據(jù)采集），并委托來自瑞士Kriens的BSR Automation AG執(zhí)行這項(xiàng)工作。用于可視化和記錄的軟件由 RUAG公司與BSR公司最新共同開發(fā)。BSR公司選用Beckhoff基于PC的自動(dòng)化平臺(tái)來取代現(xiàn)有的控制器：為了從試驗(yàn)臺(tái)采集測(cè)量數(shù)據(jù)，安裝了一個(gè)帶總線耦合器BK2000的總線端子模塊系統(tǒng)，并通過Lightbus與嵌入式PC CX1000相連。
　　“所有測(cè)量數(shù)據(jù)都通過模擬量端子模塊和總線耦合器采集，在設(shè)備控制器內(nèi)分析并通過以太網(wǎng)傳輸至帶有可視化系統(tǒng)的試驗(yàn)計(jì)算機(jī)。”BSR Automation公司的項(xiàng)目經(jīng)理André Duss總結(jié)道：“對(duì)我們來說，使用Beckhoff自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)不是新鮮事，我們已經(jīng)將RUAG較小型的Puma試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)換為Beckhoff設(shè)備，以檢查尾旋翼齒輪箱。”
Beckhoff Switzerland www.beckhoff.ch

RUAG Aerospace www.ruag.com
BSR Automation AG www.bsr-automation.ch