Details

Das Antriebs- und Steuerautomationssystem ist ein hochpräziser, vollautomatischer Prüfstand, der speziell für die Bewertung des Hauptgetriebes (Main Gear Box, MGB) eines Advanced Light Helicopters (ALH) entwickelt wurde. Das System spielt eine entscheidende Rolle dabei, sicherzustellen, dass das MGB die betrieblichen Anforderungen der Luft- und Raumfahrt erfüllt und unterzieht es rigorosen mechanischen, hydraulischen und elektrischen Leistungstests. Dieser Prüfstand simuliert reale Flugbedingungen, indem dynamische Lasten wie Drehmoment, Schub und hydraulische Pumpenlasten angewendet werden, während wichtige Parameter wie Temperatur, Vibration, Drehmoment, Drehzahl und elektrische Effizienz überwacht werden. Das Automations- und Steuersystem gewährleistet Echtzeit-Datenerfassung, Fernbedienung und präzise Lastanwendung und ist damit unverzichtbar für Forschungs- und Entwicklungszentren der Luft- und Raumfahrt, Hersteller von Hubschraubergetrieben sowie Prüfstellen der Luftfahrt.

2. Systemarchitektur und Funktionsprinzip
Das Antriebs- und Steuerautomationssystem besteht aus mehreren Subsystemen, die synchron zusammenarbeiten, um das MGB unter realistischen Lastbedingungen zu testen.
Das wesentliche Funktionsprinzip des Systems umfasst:
 • Antrieb des MGB durch einen 250 kW Wechselstrommotor, der über ein unteres Adaptergetriebe die Nenndrehzahl erreicht.
 • Anwendung kontrollierter Lasten, einschließlich:
 • Schublasten – Simulation aerodynamischer Kräfte auf das Getriebe.
 • Drehmomentlasten – Nachbildung der beim Betrieb auftretenden Drehkräfte.
 • Hydraulische Pumpenlasten – Simulation hydraulisch angetriebener Lasten für genaue Belastungstests.
 • Einsatz eines hydraulischen Aggregats zur Druckregelung und Steuerung der Aktuatoren.
 • Überwachung der Systemparameter über das Datenakquisitionssystem (DAS).
 • Simulation elektrischer Lasten mittels Wechselstromgenerator mit Widerstandslastbank.
 • Gewährleistung eines sicheren Betriebs durch Not-Aus-System und Echtzeit-Sicherheitsüberwachung.
Dieses geschlossene Regelsystem ermöglicht automatisierte, reproduzierbare und hochpräzise Getriebeleistungstests.

3. Detaillierte Komponentenbeschreibung
3.1 Antriebssystem
Das Antriebssystem besteht aus einem 250 kW Wechselstrommotor, der das MGB über ein Adaptergetriebe antreibt und die erforderliche Prüfgeschwindigkeit gewährleistet.

Wichtige Merkmale:
 • 250 kW 3-Phasen TEFC (Totally Enclosed Fan Cooled) Käfigläufer-Asynchronmotor, konform mit IS/IEC-Normen.
 • Frequenzumrichter (VFD)-gesteuerter Betrieb für präzise Drehzahlregelung.
 • Direktkupplung mit unterem Adaptergetriebe zur optimalen Drehmomentübertragung.
 • Hohe Drehmomentleistung mit sanfter Beschleunigung und Verzögerung zur Minimierung von Systemstößen.
 • Lüftermotor (einphasig/dreiphasig) zur effektiven Kühlung des Antriebsmotors.
 • Thermischer Überlastschutz durch integrierte Sensoren.
Das Antriebssystem stellt sicher, dass das MGB mit einer genauen und kontrollierten Geschwindigkeit betrieben wird, was für Leistungsbewertung und Dauertests entscheidend ist.

3.2 Lastauftragungssystem
Das Lastauftragungssystem ist verantwortlich für die Anwendung realistischer mechanischer Kräfte auf das MGB und simuliert die während des Flugs auftretenden Betriebsbedingungen.

Wichtige Merkmale:
 • Hydraulikaggregate mit motorbetriebenen Hydraulikpumpen, die einstellbare Druckwerte liefern.
 • Elektro-hydraulische Proportionalventile für präzise Lastregelung.
 • Hydraulische Aktuatoren zur Anwendung verschiedener Lastarten, einschließlich:
  o Schublastsimulation: Axiale Kräfte, die über hydraulische Aktuatoren angewendet werden, um aerodynamische Lasten auf die Rotorblätter nachzubilden.
  o Drehmomentlastsimulation: Hochpräzises hydraulisches Drehmomentladesystem zur Bewertung der Drehbelastung.
  o Hydraulische Pumpenlastsimulation: Motorbetriebene hydraulische Kreisläufe zur Simulation von Echtzeit-Pumpenlasten.

Das Lastsystem ist vollautomatisch, mit Rückkopplungssensoren für genaue Kraftanwendung und Echtzeitanpassungen.

3.3 Datenakquisitions- und Steuersystem (DAS)
Das Datenakquisitionssystem (DAS) überwacht, zeichnet auf und analysiert kontinuierlich die Leistungsparameter des Getriebes. Es ermöglicht Echtzeitsteuerung und Fernbetrieb und gewährleistet einen vollautomatischen, datenbasierten Prüfprozess.

Wichtige Merkmale:
 • Temperaturüberwachungssystem:
  - Integrierte Temperatursensoren überwachen kontinuierlich die Getriebe- und Motortemperaturen.
  - Automatisierte Überhitzungsschutz-Warnungen.
 • Vibrationsüberwachungssystem:
  - Integrierte piezoelektrische IEPE-Sensoren analysieren das Vibrationsniveau.
  - Verhindert Getriebe-Fehlausrichtungen, erkennt Verschleiß und vorzeitigen Ausfall.
 • Drehzahl- und Drehmomentmessung:
  - Hochauflösende Encoder und Tachometer gewährleisten genaue Drehzahlmessung.
  - Drehmomentaufnehmer liefern Echtzeitwerte der Drehmomentübertragung.
 • Digitale und analoge Eingangsüberwachung:
  - 24 V DC Digitaleingangsmodule für Echtzeitprozesssteuerung.
  - Analogeingangsmodule (Spannung & Strom) für elektrische Leistungsanalyse.
 • Datenprotokollierung & Fernzugriff:
  - Speicherung historischer Prüfdaten zur Einhaltung von Vorgaben.
  - Fernüberwachung und Parameteranpassung.

Das DAS ist eine Schlüsselkomponente, die hochpräzise Tests, Automatisierung und Systemsteuerung ermöglicht.

3.4 Elektrisches und Sicherheitssystem
Zur Gewährleistung eines sicheren und zuverlässigen Betriebs umfasst das System mehrere elektrische Schutzmechanismen.

Wichtige Merkmale:
 • Frequenzumrichter (VFD): Dynamische Regelung von Motorleistung und Drehmoment.
 • 4-poliger 600A MCCB (Leistungsschalter): Bietet eine Abschaltkapazität von 100 kA zur Vermeidung elektrischer Fehler.
 • Motorschutzschalter (MPCB): Gewährleistet thermischen und Überlastschutz.
 • AC-Leistungsreaktoren: Minimieren Spannungsschwankungen und elektrische Störungen.
 • Phasenanzeigesystem: Echtzeit-Phasenüberwachung zur Vermeidung von Leistungsungleichgewichten.
 • Notaustaster: Sofortige Abschaltung bei Systemfehlern.

Diese Sicherheits- und Steuersysteme sorgen dafür, dass das Antriebs- und Steuerautomationssystem innerhalb sicherer Betriebsgrenzen arbeitet.

3.5 Lastbank-System
Zur Bewertung der elektrischen Leistung des MGB verfügt das System über ein Lastbankmodul.

Wichtige Merkmale:
 • Wechselstromgenerator, montiert an der Abtriebswelle des MGB, simuliert elektrische Lastbedingungen.
 • Widerstandslastbank mit Schützschaltfeld für anpassbare elektrische Lasttests.
 • Echtzeit-Leistungsüberwachung zur genauen Bewertung der Lastreaktion.

Dieses Subsystem stellt die elektrische Effizienz und Dauerfestigkeit des Getriebes unter realistischen Betriebsbedingungen sicher.

4. Technische Daten
 • Hauptantriebsmotor: 250 kW, 3-Phasen TEFC Wechselstrom-Induktionsmotor.
 • Frequenzumrichter (VFD): Siemens/ABB/Parker, dynamische Drehzahlregelung.
 • Lüftermotor: Einphasiger/Dreiphasiger Kühlmotor.
 • Hydraulisches Lastsystem:
  - Elektro-hydraulische Aktuatoren
  - Motorisierte Hydraulikaggregate
 • Elektrisches Sicherheitssystem:
  - 4-poliger 600A MCCB, 100 kA Abschaltkapazität.
  - Motorschutzschalter (MPCB).
  - AC-Leistungsreaktoren zur Spannungsstabilisierung.
 • Datenakquisitionssystem (DAS):
  - Temperaturüberwachung
  - Digitale Eingänge (24 V DC)
  - Digitale Ausgänge mit SPDT-Relaisplatine
  - Vibrationsüberwachung (IEPE)
  - Drehzahl- & Drehmomentmessung
 • Notfallsystem: Sofortiger Notaustaster.

5. Anwendungsbereiche
Das Antriebs- und Steuerautomationssystem wird verwendet in:
 • Prüfung und Zertifizierung von Hubschraubergetrieben
 • Forschung & Entwicklung in der Luft- und Raumfahrt
 • Militärische und kommerzielle Luftfahrtanlagen
 • OEM-Hubschraubergetriebefertigung
 • Luftfahrtprüflabore

Dieses hochentwickelte System gewährleistet genaue, wiederholbare und kontrollierte Tests zur Validierung der Dauerfestigkeit und Leistung des MGB.

6. Fazit
Das Antriebs- und Steuerautomationssystem ist eine hochmoderne Prüfplattform, die Automatisierung, hydraulische Lastanwendung und Echtzeitüberwachung integriert, um die Zuverlässigkeit von Hubschraubergetrieben sicherzustellen.
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