直升機(jī)機(jī)庫內(nèi)的引擎試驗
總部位于瑞士Stans的RUAG航空制造公司是一家泛歐運營的航空航天公司，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，它由一臺CX系列嵌入式PC及I/O組件構(gòu)成，用于重新啟動齒輪箱試驗臺。
圖１
圖１：RUAG 的MGB齒輪箱試驗臺：電纜與齒輪箱上的測量點相連。
圖２
圖２：用于尾旋翼齒輪箱試驗的試驗臺
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超級美洲豹中型運輸直升機(jī)，必須定期對它們的適航性和功能性進(jìn)行檢查。這一過程包括移動齒輪箱并在RUAG試驗臺上對它們進(jìn)行試驗。“當(dāng)然，我們的試驗臺都是經(jīng)過認(rèn)證的。制造商每隔兩年就會對它們進(jìn)行一次檢查，特別是要檢查是否已達(dá)到極限水平。”RUAG試驗設(shè)備部門的軟件工程師Werner Vogler解釋道。“齒輪箱試驗的內(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)載時還將對這些變量進(jìn)行測試，以測定它們是否達(dá)到極限水平。
試驗在同步模式下進(jìn)行
直升機(jī)的主旋翼驅(qū)動系統(tǒng)及尾旋翼驅(qū)動系統(tǒng)均不完全放在試驗臺上。事實上，在對各個齒輪箱進(jìn)行試驗時，無需使用推進(jìn)器，而是用一個無極變速的377 KW直流驅(qū)動裝置。通過這種方式，對直升機(jī)的兩個渦輪發(fā)動機(jī)－兩個Turboméca Makila渦輪軸發(fā)動機(jī)－的驅(qū)動電源進(jìn)行電力仿真。如果在長達(dá)一個小時左右的試驗過程中，速度、扭矩、壓力或溫度測量結(jié)果中的一個或多個值超過公差極限，那就可以假定某個地方有損壞。例如，齒輪箱中的一個部件如果同時轉(zhuǎn)動，就可能會導(dǎo)致機(jī)械故障。
圖5
圖5：在MGB試驗臺前的是：André Duss（右）——來自BSR Automation AG；Robert Urech——來自德國倍福自動化有限公司瑞士分公司
圖6
圖6：兩個液壓電機(jī)驅(qū)動裝置的連接器作為MGB試驗臺上渦輪發(fā)動機(jī)主軸的連接器
圖7
圖7：用于尾旋翼齒輪箱試驗臺的控制柜，帶嵌入式PC CX1000
圖8
圖8：MGB試驗臺上的電動機(jī)驅(qū)動裝
從測量角度來看，采用應(yīng)變計的速度測量及遙測技術(shù)代表的具有極高的性能。渦輪發(fā)動機(jī)速度范圍為12,000-20,000rpm，旋翼速度為340 rpm。無線電測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計算機(jī)。”Vogler闡釋道。測量值以圖解形式顯示并記錄在試驗計算機(jī)中。“當(dāng)然，我們也能夠以圖解形式指定極限值。”“試驗的進(jìn)程也以數(shù)字-圖解形式監(jiān)控；這意味著一旦觸及試驗臺邊緣或出現(xiàn)危險情況，我們能用急停功能及時中止。
集成有測量數(shù)據(jù)采集功能的試驗臺
第一臺用于主旋翼齒輪箱的Puma MGB試驗臺最早于1995年就投入使用。與此同時，那時安裝的電子組件已經(jīng)過時，部分組件已不能再使用；可視化系統(tǒng)和試驗臺控制器基于 MS-DOS。這也是為什么RUAG航空制造公司決定安裝新的試驗設(shè)備（包括測量數(shù)據(jù)采集），并委托來自瑞士Kriens的BSR Automation AG執(zhí)行這項工作。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的自動化平臺來取代現(xiàn)有的控制器：為了從試驗臺采集測量數(shù)據(jù)，安裝了一個帶總線耦合器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)的試驗計算機(jī)。”BSR Automation公司的項目經(jīng)理André Duss總結(jié)道：“對我們來說，使用Beckhoff自動化系統(tǒng)已經(jīng)不是新鮮事，我們已經(jīng)將RUAG較小型的Puma試驗臺轉(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
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