PUB - Investigating the Condition Monitoring Potential of Oil Conductivity for Wear Identification in Electro Hydrostatic Actuators

 

Elektrischere Flugzeuge sind die Zukunft des modernen Personen- und Frachttransports. Um dieses Ziel zu erreichen, muss das herkömmliche zentralisierte hydraulische Flugsteuerungssystem, das für den Betrieb des Flugzeugs verantwortlich ist, durch dezentrale elektrohydraulische Aktuatoren (EHA) ersetzt werden. Das herkömmliche Hydrauliksystem besteht aus einer großen Pumpe im Flugzeugrumpf. Um die Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, muss das gesamte System redundant sein, was zu zusätzlichen schweren Komponenten führt. Um das Brandrisiko weiter zu verringern, werden teure und gefährliche Öle verwendet. Um die Nachteile der derzeitigen Systeme zu überwinden, werden einzelne kleine Kolbenpumpen installiert, die von hochdynamischen Elektromotoren angetrieben werden. Zwei Antriebe können in unmittelbarer Nähe installiert werden, um Redundanz zu erreichen, und das begrenzte Ölvolumen in jeder EHA verringert das Brandrisiko und macht den Bedarf an großen Mengen gefährlichen Öls überflüssig. Im Vergleich zu einem herkömmlichen System kann daher die Komplexität reduziert und gleichzeitig die Sicherheit erhöht werden.

 

Inhalt

Autoren: Duensing, Yannick; Richert, Oliver; Schmitz, Katharina

Um die zukünftigen Ziele von mehr Elektroflugzeugen zu erreichen, müssen konventionelle hydraulische Flugzeugsteuerungssysteme, die aus redundanten zentralisierten Pumpen im Flugzeugrumpf bestehen, durch kompakte elektrohydraulische Aktuatoren (EHA) ersetzt werden. Die gekapselte Architektur der EHAs führt zu höherer Sicherheit durch getrennte Hydraulikkreise, einfacher Praktikabilität der Redundanz, geringerem Wartungsaufwand durch vereinfachte Fehlerortung sowie insgesamt zu einer Reduzierung des Gewichts und der Komplexität des Flugzeugsteuerungssystems. Derzeit werden EHAs nur als Backup-Geräte eingesetzt, da die Zuverlässigkeit nicht die normativen Anforderungen für eine Frontline-Anwendung erreicht. Daher zielen aktuelle Studien darauf ab, die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Die Axialkolbenpumpe der aktuellen EHA ist die Quelle der meisten Ausfälle. Hohe dynamische Anforderungen und schwierige Betriebspunkte und Umgebungen führen zum Verschleiß von Kontaktpaaren wie Taumelscheibe/Kolbenschuhe, Kolben/Zylinderblock und Zylinderblock/Ventilplatte. Im Rahmen des Projekts MODULAR am ifas ist es ein Ziel, die Robustheit der Kontaktflächen zu erhöhen. Ein zweites Ziel ist die Entwicklung eines Condition-Monitoring-Ansatzes, um den Gesundheitszustand der Pumpen ständig zu überwachen. Dazu werden neben Signalen wie Druck und Temperatur auch Beschleunigungs- und Ölzustandssignale benötigt, die die aktuelle Partikelverschmutzung beschreiben. In diesem Beitrag werden verschiedene Methoden der Ölzustandserkennung erläutert und die Methode der elektrischen Leitfähigkeitsanalyse für die Zustandsüberwachung näher untersucht. Es wird gefiltertes HLP46 verwendet, dem Verunreinigungen in Form von Metallpulvern zugesetzt werden. Des Weiteren wird degradiertes Öl eines Scheibe-auf-Scheibe Tribometerprüfstandes gemessen und verglichen.