Hydropulsprüfstand zur Simulation von Flugbedingungen
Prüfstand Ratio-Drive^®, Prüfzylinder als Hydropulser

Ein Prüfstand für viele Aufgaben

Moderne Prüfstandstechnik ist in der Lage, eine Testumgebung für eine Vielzahl von Forschungsaufgaben zu bieten: So lassen sich neue Subsysteme wie zum Beispiel Aktuatoren wie die Hydropulszylinder, Sensoren oder Rechnersysteme in den Prüfstand integrieren. Mit ihrer Hilfe werden u.a. neue Algorithmen zur Regelung oder Zustandsüberwachung und -prognose entwickelt, um diese anschließend auf deren Funktion hin zu prüfen – auch unter verschiedenen Fehlerkonditionen. Weiterhin ist die Erforschung neuer Datenbus-Systeme wie „Fly-by-light“ oder „Drahtlose Flugsteuerung“ möglich. Ein nächster Bereich, den der Ironbird abdeckt, ist das Erforschen neuer Flugregelungskonzepte für das gesamte Flugsteuerungssystem. Dabei lässt sich der Einfluss von und das Zusammenspiel mit Subsystemen wie Sensoren, Aktuatoren und Rechnern untersuchen.

Zustandsüberwachung

Für die Erforschung von Condition-Monitoring Methoden zur Zustandsüberwachung und -prognose von elektro-mechanischen oder elektro-hydraulischen Flugsteuerungsaktuatoren sollen die entwickelten Verfahren unter möglichst realen Bedingungen untersucht und bewertet werden. Hier kommen die Hänchen Prüfzylinder als Hydropulser zum Einsatz, um die aerodynamischen Lasten präzise zu simulieren, die im Fluge auf die Ruder wirken. Die Vorgabewerte für die Regelung der Hydropulszylinder liefert eine flugmechanische Simulation. Dabei berechnet das Testsystem in Abhängigkeit verschiedener Parameter wie Fluggeschwindigkeit, Flughöhe und Ausschlag des Ruders ständig neue Vorgabewerte und übergibt diese an die Regelung der Zylinder zur Simulation der aerodynamischen Lasten.

Maximale Flexibilität: Lineares Antriebssystem Ratio-Drive^® made by Hänchen

Hänchen Prüfstandsbau liefert das gesamte lineare Antriebssystem für zwei Höhenruder, ein Quer- und ein Seitenruder. Das Komplettsystem Ratio-Drive^® bildet ein geschlossenes System, das externe Sollwertvorgaben erhält. Der Hydropuls-Prüfstand arbeitet mit von Hänchen integrierten Druckdosen. Das heißt, der komplette Aktuator inklusive Sensorik und Steuerung sowie Software wurde einschließlich Engineering von Hänchen als Komplettlösung realisiert. Das Unternehmen hatte die Aufgabe, die Anforderungen an die Hydraulikzylinder hinsichtlich der dynamischen Eckwerte, der maximalen Kräfte, die auf das System wirken müssen, der Genauigkeit der Sensoren sowie der Rahmenbedingungen des bestehenden Hydraulik-Systems – also Medium, maximalen Druckfluss und maximalen Druckbereich – zu erfüllen. Das heißt, äußerste Flexibilität auch bei den externen Sollwertvorgaben. Zusätzlich mussten Schnittstellen hardwaretechnisch gelöst werden: Um zum Beispiel das Regelungssystem von Hänchen zu überbrücken, um eigene Regelungskonzepte schnell und flexibel mit einem Rapid Control Prototyping System umzusetzen, war es notwendig, externe Regler mit Elektronik von Hänchen zu koppeln. Da bei den Tests kaum Querkräfte auftreten, verwendet das DLR für seinen Prüfstand Prüfzylinder in Servofloat^®-Qualität.

Die schwimmende Ringspaltdichtung Servofloat^®

Hänchen empfahl diese Prüfzylinder für den Prüfstandsbau, da die patentierte schwimmende Ringspaltdichtung gerade für Anwendungen mit begrenzten Querkräften bei höchster Dynamik und Qualität die erste Wahl ist. Die Hydraulikzylinder in Servofloat^®-Qualität sind praktisch reibungsfrei. Bei äußerst langsamen und sehr schnellen Bewegungen bieten sie berührungsfreien Druckabbau nach außen, geringe Leckage, höchste Positionier- und Wiederholgenauigkeit und sind stick-slip-frei.