Eine Publikation der Binkert Medien AG
Anwendungsoptimierte Hysteresebremse in einem Prüfstand für Höhenleitwerke : Ausgabe 02/2014, 09.10.2014

Sicherheit in der Luft durch Simulationen

Airbus beauftragte die deutsche iw-Maschinenbau mit der Entwicklung einer Baugruppe zur Simulation von Schleppmomenten. Es sollen Aktuatoren für Höhenleitwerke geprüft werden. In dieser Prüfung kommt eine Hysteresebremse in Kombination mit einer Wellenkupplung zum Einsatz.

Bilder: iw-Maschinenbau, mayr Antriebstechnik

In Airbus-Flugzeugen werden Höhenleitwerk und Höhenruder durch Höhenleitwerksaktuatoren bewegt. Das Höhenleitwerk ist über einen Mechanismus mit diesem Hydraulikaktuator verbunden. Eine an der Seite angebrachte Flanschnabe dient dazu, den Aktuator manuell zu verstellen. Bei einem unwahrscheinlichen Ausfall des primären/sekundären Flugsteuercomputers muss sich der «Trimmable Horizontal Stabilizer Actuator» vom Cockpit aus manuell bedienen lassen, um das Flugzeug zu trimmen. Es braucht viele mechanische Komponenten und Stahlseile, installiert vom Cockpit bis zum Heck des Flugzeugs, um die Bewegungen zur Verstellung der Höhenleitwerke abzubilden.

Mechanische Kopplung erzeugt Schleppmomente

Durch die mechanische Kopplung über die ganze Flugzeuglänge entstehen Schleppmomente, die man in der Testphase von Höhenleitwerksaktuatoren berücksichtigen muss. Bei Airbus werden solche Aktuatorsysteme im Optimierungsstatus und bei Neukonst-ruktionen ausgiebig getestet, bevor diese in Serienflugzeuge integriert werden. Diese Tests werden auch zur Analyse von In-Service-Problemen von Fluggesellschaften durchgeführt.

Die Hydraulikaktuatoren der Höhenleitwerke sollen auf einem extra dafür gebauten Prüfstand realistischen Bedingungen unterzogen werden. Daher wird der gesamte Aktuator in einer Klimakammer installiert, um Umgebungstemperaturen von –55 bis +70°C erzeugen zu können. Eine Hysteresebremse der Baureihe ROBA-contitorque simuliert dabei die Schleppmomente, die in der Realität bei der mechanischen Verstellung der Leitwerke durch die mechanische Verbindung zwischen Cockpit und Hydraulikaktuator entstehen.

Konstantes Drehmoment dank ROBA-contitorque

Im Prüfstand wird die Hysteresebremse mit zwei integrierten Wellenausgleichskupplungen, die an einer schwimmend aufgebauten Drehmomentstütze befestigt sind, mit dem Hydraulikaktuator verschraubt. Die schwimmende Drehmomentstütze und eine Wellenausgleichskupplung dienen dem Schutz des Aktuators, um keine Quer-, Winkel- und Axialkräfte einzuleiten. An die zweite Wellenausgleichskupplung kann ein Drehgeber angebaut werden, der zur exakten Winkelbestimmung der Flanschnabe dient.

Die anwendungsspezifische Hysteresebremse wurde speziell dafür entwickelt, um im gesamten geforderten Temperaturbereich von –55 bis +70°C ein konstantes Bremsmoment zu liefern. Zwei verschiedene Ausführungen mit identischen Aussenabmessungen waren nötig, um das breite geforderte Bremsmomentspektrum abzudecken. Eine Ausführung arbeitet im Bremsmomentbereich von 0,5 bis 6 Nm, die andere im Bereich von 6 bis 12 Nm. Das Bremsmoment ist dabei über den gesamten Bereich sehr fein einstellbar.

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Bei einem Ausfall des primären/sekundären Flugsteuercomputers kann man das Höhenleitwerk über mechanische Komponenten manuell bedienen


Die ROBA-contitorque liefert im gesamten geforderten Temperaturbereich von –55 bis +70°C ein konstantes Bremsmoment