是什么让我们的测试缸脱颖而出:
  • 高稳定性
  • 极高的定位和重复精度
  • 无粘滑运动
  • 适用于极慢速和极快速运动
图 1:用于材料负载测试的飞机在车间内搭建
图 2 试验台:机翼的视图
图 3:机身也通过液压缸进行有针对性的加载

材料试验台的要求

技术要求

  • 机翼向上移动 2.9 米,向下移动 1.2 米
  • 自由移动的液压缸,以避免干扰振动
  • 公差高达液压缸额定负载的 3%
  • 速度高达670 毫米/秒
  • 持久耐用的液压缸

采用Hänchen测试缸实现

  • 无干扰力,例如粘滑效应
  • 与压力无关,始终保持相同的摩擦力
  • 通过 Servofloat® 气缸设计,与采用静压活塞杆导向的气缸相比,可节省 30% 的成本
  • 24/7 连续运行下的高稳定性

实施

40 年来,测试了 30 种飞机型号

从“旋风”到“空中客车”,自 20 世纪 60 年代以来,慕尼黑 IABG 已经在弹簧导向装置下测试了各种飞机,其中包括空中客车 300、310、320、330 和 340。这些长期测试的任务是通过实验验证飞机机身的足够使用寿命,并消除任何仍然存在的薄弱环节。这些测试的客户是所有重要的欧洲飞机制造商。目前的测试由 IABG 与德累斯顿 IMA 材料研究和应用技术有限公司共同进行。该测试仅在两年内完成规划和搭建。2001 年 4 月开始了静态测试,9 月,在首飞前不久开始了使用寿命测试。借助 IABG 开发的全新控制技术,这些测试可以在极短的时间内完成。

使用Hänchen测试缸进行测试

自1974年以来,这些动态飞机测试主要使用Hänchen的液压缸。通过许多直径达20厘米的主管道,以每分钟4,400升的压力油的流量为液压缸供油。过程计算机协调运动过程,使负载与空中客车A 340-600的日常飞行相符。为了逼真地实现这些运动,液压缸通过比例阀控制。其中主要使用带有浮动环状间隙密封的试验机缸,这是Hänchen的专利。对于特殊任务,也使用作为带有静压活塞杆导向的液压测试缸的测试缸。

不仅仅是在计算机上进行模拟

IABG 负责该项目的分公司经理 Klaus Woithe 工程师总结了 40 年的经验:“在此类试验中发现损坏是日常工作的一部分”。他还指出,“即使是使用有限元法 (FEM) 等现代计算机模型,仍然无法取代动态长期测试”。因为计算机分析通常无法以所需的精度模拟现实中出现的某些效应。由于目前飞机通常采用损伤容限设计,因此机身蒙皮中可能会出现几厘米的裂纹,而不会影响飞机的安全性。在德累斯顿进行的验证试验是在翼展约 60 米、机身段长 33 米的机翼结构上进行的。起落架和发动机吊舱模型用于引入来自这些组件的载荷。
“在过去的27年中,我们与Hänchen一起不断重新定义可能的界限,并且在高度的交付可靠性下实现了良好的性价比。”
Dipl.-Ing. Klaus Woithe, IABG

材料疲劳的可靠试验

液压核心技术

“对于飞机材料疲劳的动态测试,液压技术是负载模拟的核心技术。因为控制、测量和流体技术在我们这里协同工作”,Woithe说。“计算机必须实时发出指令,然后借助PLC通过带有力测量传感器的控制回路在设定值-实际值比较中进行控制。除了控制之外,它们还用于防止过载。高质量的测试缸是确保在此处实现真实测试过程的基本前提。在过去的27年中,我们与Hänchen一起不断重新定义可能的界限,并且在高度的交付可靠性下实现了良好的性价比。”来自奥斯特菲尔登的测试缸因其特别低的摩擦、最佳的密封性、出色的响应性能、低磨损、极高的活塞处速度、低启动力矩、耐久性和长使用寿命而获得成功。

18个月内完成两个半寿命周期的试验

出于安全原因,通过实验验证了超过两个半的飞机寿命。为了测试材料疲劳,模拟了所有飞行阶段:包括起飞和降落,以及空中客车承受负荷变化的所有飞行阶段,即垂直和水平阵风以及飞行机动。因此,即使是良好的天气条件下的长途跨大西洋飞行也可以概括为四分之一或半小时的模拟程序。对于短程、中程和长程飞行,分别定义了一系列典型飞行,从标准飞行到极端飞行。它们由飞机机身的载荷数据以及高度剖面组成。因为机舱通过压缩机系统和两个储气罐,根据模拟的高度承受增加的内部压力,以模拟机舱和环境之间的压力差,使其与相应的飞行高度相符。从这些飞行类型中创建了一个逐次飞行程序,其中包括 1,000 多个飞行。该程序会不断重复,直到达到预定的总飞行次数。检查员的持续目视监控、对整个测试结构进行为期数天的全面检查以及对 3,600 个应变片和 80 个变形传感器的定期测量,确保及时发现出现的损坏。由于飞机采用损伤容限设计,因此在裂纹产生后,会观察其发展,直到达到临界长度。之后,将进行维修或更换部件。通过精密的监控系统,确保不会意外施加不希望的载荷,尤其是不施加过高的载荷。

浮动环状间隙密封 Servofloat®

精度的要求使得必须避免诸如液压缸的粘滑效应等干扰力。例如,在机翼尖端会出现非常小的恢复力,但同时必须以高达670 毫米/秒的速度移动它们。在此过程中,机翼从零位置向上移动高达2.9米,向下移动高达1.2米。但是,如果液压缸的活塞和活塞杆不能尽可能自由移动,则很容易发生软结构的干扰振动。这里只接受气缸额定载荷的3%的公差,实际上这些公差低于2%。干扰振动会导致意外的负载偏差并使测试结果失真。因此,特别是在飞机结构试验中使用带有Hänchen专利的浮动环状间隙密封的液压缸,因为它们具有与压力无关的相同摩擦力。在这些液压缸中,一个钢套通过间隙密封变形,从而产生几个1/100毫米的非接触式密封间隙。这项技术的前提是生产精度在几个微米的范围内,否则泄漏会导致过高的液压损失。这种Servofloat®设计的320系列液压缸与带有静压活塞杆导向的液压缸相比,具有约30%的成本优势。Hänchen的测试缸由于其非常低的摩擦力,因此可以实现非常高的定位和重复精度,无粘滑现象,并且同样适用于极慢和极快的运动。但是,Hänchen液压缸的选择也取决于其稳定性。毕竟,试验每周7天,每天24小时运行。

Jörg Beyer, mediaword
© Hänchen 2003
Hänchen Ratio-Drive® - 驱动系统和试验台构建的完整解决方案
  • 超过半个世纪的液压和密封件专业经验
  • 液压和电气专用设备的特殊机械制造方面拥有丰富的经验
  • 在客户项目的系统化个性化设计和实现方面拥有丰富经验
  • 工业机械改造的系统化个性化设计方面拥有丰富经验
  • 测量、控制和调节技术,实时控制,测量数据采集,传感器技术,现场总线连接和评估
  • 开发自己的模块化软件,包括用于控制和调节的图形界面以及过程层面的通信
  • 试验机的规划和实施
  • 个性化试验台建造
  • 伺服液压试验台 ✓ 复杂试验机 - 静态和动态 ✓ 试验场 ✓ Hänchen制造商的试验台建造
  • 符合机械指令的PLe级全面安全概念、CE一致性、安全软件

我们作为试验台和试验机制造商的专业能力

复杂的内部和客户项目使Hänchen如今成为完整试验机的可靠质量供应商。这反映了我们多年的能力发展 - 从液压缸制造开始,扩展到电子元件和完整的驱动系统。如今,Hänchen为其客户提供包括驱动轴、框架和机械元件在内的整机。

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