PUB - Identification of wear progression due to variating operation modes of small high dynamic piston pumps used in frontline flight control application

 

Moderne Flugzeuge wie der A380 verwenden elektrohydrostatische Aktuatoren (EHA) als Backup in ihrem Flugsteuerungssystem. Das zukünftige Ziel ist es, sich ausschließlich auf EHAs für die Frontline-Flugsteuerung zu verlassen und damit das klassische zentralisierte System zu ersetzen. Die Lebenserwartung der EHAs entspricht jedoch noch nicht den Anforderungen für den Frontline-Einsatz. Schwierige Betriebsbedingungen führen zu Verschleiß an den tribologischen Kontakten der hochdynamischen Axialkolbenpumpe. In diesem Beitrag werden ein Dauerlaufprüfstand zur Analyse der Auswirkungen verschiedener Betriebszustände sowie erste Ergebnisse eines Langzeitdauerlaufs vorgestellt. Abschließend werden die Ergebnisse diskutiert und eine Schlussfolgerung gezogen.

 

Inhalt

Autoren: Merkel, Amos; Duensing, Yannick; Schmitz, Katharina

Um das Ziel eines stärker elektrisch betriebenen Flugzeugs zu erreichen, wird derzeit die Substitution des konventionellen Steuerungssystems durch elektrohydrostatische Aktuatoren (EHA) untersucht. Das konventionelle, ventilgesteuerte, druckkonstante Hydrauliksystem besteht aus einer zentralisierten Architektur, die eine hohe Robustheit und dynamische Eigenschaften aufweist. Obwohl es alle Sicherheitsanforderungen erfüllt, weist es einige wesentliche Nachteile auf:
- voluminöse und schwere Komponenten
- Geräuschvoller Betrieb
- Ineffektivität
- Mehrfache Installation aller Komponenten, um Redundanz zu erreichen
- Erfordernis von hochqualifiziertem Wartungspersonal
Zusätzlich, aber nicht nur im Zusammenhang mit dem Flugsteuerungssystem, wird eine flammhemmende, hochgefährliche Hydraulikflüssigkeit verwendet, um das Explosionsrisiko zu verringern. Dies erhöht nicht nur die Kosten, sondern vor allem auch das Risiko körperlicher Schäden für das Wartungspersonal. Die Ineffizienz resultiert hauptsächlich aus der Verwendung eines druckkonstanten Hydrauliksystems, dessen Langlebigkeit sich für den Einsatz in der Luftfahrt als ideal erwiesen hat, doch die ständige Notwendigkeit, im Notfall, z. B. bei Turbulenzen, erhebliche Leistungsreserven aufrechtzuerhalten, führt zu einem hohen Stromverbrauch im Leerlauf.