Komplexes Dämpfungssystem schützt Leichtbaustruktur des A380 Hecks beim VMU-Test Schleifen bis die Funken sprühen - KEM

Komplexes Dämpfungssystem schützt Leichtbaustruktur des A380 Hecks beim VMU-Test

Schleifen bis die Funken sprühen

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Nach dem spektakulären Erstflug im April dieses Jahres muss der Airbus A380 in einem rigiden 13-monatigen Testverfahren beweisen, was in ihm steckt. Nachdem dies bisher gelang, hat nun auch der neue hydraulische Flight Test-Tail Bumper, zentrales Glied eines ausgefeilten Dämpfungssystems, die Zertifizierungstests mit Bravour bestanden.

Airbus und Stoßdämpferspezialist Enidine können zu recht stolz auf ein dreijähriges Projekt zurückblicken. Er sieht auf den ersten Blick nicht unbedingt aus wie ein Stoßdämpfer: Der neue hydraulische Flugversuchsstoßdämpfer, auch „Flight Test-Tail Bumper“ genannt, erschließt sich in seiner Funktion optisch eigentlich erst im eingebauten Zustand mit ausgefahrener Kolbenstange. Hier spätestens ist zu erahnen, dass diese Dämpfungskonstruktion nicht nur durch ungewöhnliche Dimension und Aussehen aus dem Rahmen fällt: Zum einen schützt der „FT-Tail Bumper“ die Rumpfunterseite des Airbus A380 beim Startvorgang, zum anderen ermittelt er alle für die Belastbarkeit des Flugzeughecks relevanten Kräfte.

Dieses komplexe und innovative Dämpfungssystem wurde speziell für einzelne Testverfahren des 73 m langen Riesen entwickelt. Schließlich kann selbst die beste Computersimulation die Realität niemals vollständig wiedergeben, weshalb der A380 nach allen Regeln der Flug-Ingenieurkunst getestet wird: Die Tests sind Voraussetzung für die technische Zulassung des Airbus A380.
Spektakulärstes Testverfahren
Beim VMU (Velocity, Minimum, of Unstick) Test wird die geringst mögliche Abhebegeschwindigkeit bei maximalem Anstellwinkel ermittelt. Das Heck setzt auf der Betonpiste auf, kurz bevor das Flugzeug abhebt. Dabei sprühen die Funken, ohne Schutzvorkehrung würde das Heck aufgerissen und schwer beschädigt werden. Deshalb wird dieser Test auch gerne als das spektakulärste Testverfahren der ganzen Testreihe bezeichnet. Gewöhnlich werden hier temporär Holz- oder Blechverstärkungen zum Schutz der Rumpfunterschale installiert.
Nicht so bei Airbus: Für den VMU Test des A380 wurde der einfache Schleifschutz für das Rumpfende zu einem innovativen „FT-Tail Bumper“ weiterentwickelt. Die Basis des Ganzen bildet ein hoch entwickelter hydraulischer Stoßdämpfer. Das komplexe Dämpfungssystem an der Unterschale des Rumpfhecks ermöglicht beim Startvorgang maximalen Anstellwinkel bei geringster Anlaufgeschwindigkeit bei gleichzeitigem Schutz der Heckstruktur durch Ermittlung der Kräfte beim Heckaufschlag.
Geschichte eines Dämpfungssystems
Für die bisherigen Airbus-Modelle wurde ein „FT-Tail-Bumper“ benutzt, der aus zwei Teilen besteht. Zum einen bildet eine Schleifplatte den Kontaktpunkt an zentraler Stelle an der Rumpfunterseite. Zum anderen wurden die gesamten Spanten durch den Einbau eines zusätzlichen Fachwerks versteift, um eine bessere Kraftverteilung zu erreichen und die maximal mögliche Belastung der Blechspanten zu erhöhen. Diese Variante bringt einige Nachteile mit sich: Es müssen Flugzeugsysteme, die sich normalerweise an den entsprechenden Stellen im Rumpf befinden würden, für die Dauer der Flugversuche ausgebaut oder versetzt werden. Für die Rückrüstung muss die gesamte Unterschale ausgebaut werden, um den Serienzustand der Maschine wiederherzustellen. Die Variante, alle Verstrebungen wieder zu entfernen, verursacht sehr hohe Kosten.
Im Fall der A380 kommt zu den genannten Nachteilen ein weiteres Erschwernis hinzu. Im Vergleich zur A340–500/600 erhöhen sich die aufzunehmenden Lasten um ein Mehrfaches. Dies erfordert eine völlige Neukonstruktion der Krafteinleitungselemente. Deshalb wurde über den Zeitraum von drei Jahren ein aktives Dämpfungssystem mit neuem „FT-Tail-Bumper“ entwickelt und gebaut. 14 Zulieferer und sechs Airbus-Standorte nahmen an diesem Projekt teil. Enidine war für die Entwicklung des hydraulischen Stoßdämpfers zuständig, dem Kern des innovativen Dämpfungssystems.
Airbus hat sich für Enidine aufgrund dessen besten Lösungsansatzes bei gleichzeitig realistischen Kosten entschieden. Die vorausgewählten Lieferanten, die an der Ausschreibung teilgenommen hatten, wurden mittels einer Lösungsmatrix bewertet und anschließend durch Airbus Vorortbesuche überprüft.
Das neue Dämpfungssystem wurde Mitte Januar in Toulouse erstmalig in die A380 probeeingebaut, systematisch auf Verträglichkeiten mit anderen Systemen untersucht und anschließend wieder entfernt. Zum VMU Test wurde das ganze System wieder integriert. Nicht umsonst, Test bestanden!
Wie man sich gut vorstellen kann, sind bei einem solchen innovativen Projekt im Vorfeld nicht alle Problemstellungen bekannt. Diese zeigten sich erst im Laufe der dreijährigen Entwicklung. Ständige Anpassungen, auch bedingt durch jeweilige Veränderung des A380 selbst und steigende Testansprüche, mussten direkt in die Entwicklung des „FT-Tail-Bumper“ einfließen. Dies machte eine sehr enge Zusammenarbeit mit Airbus und mit anderen Zulieferern notwendig.
Kein gewöhnlicher Stoßdämpfer
Aufgrund der verschiedenen Belastungsfälle (VMU; TOP) muss der Stossdämpfer einstellbar sein. Einstellbar heißt, dass die Dämpfung in Ihrer Charakteristik verändert werden kann, wenn sich die Anwendungsdaten (Masse, Aufprallgeschwindigkeit, Antriebskraft etc.) ändern. Die Einstellbarkeit wurde mittels einer komplexen, sich im Stoßdämpfer befindlichen PIN-Verstelleinrichtung realisiert, welche die Ölströmung je nach gewünschter Dämpfungscharakteristik durch verschiedene Drosseln leitet.
Zusätzlich übernimmt der hydraulische Dämpfer auch die Aufgabe eines Hydraulikzylinders. Die Kolbenstange kann mittels externer Pumpe aus- bzw. eingefahren werden. Dies ist unter anderem für Service-Arbeiten notwendig. Gesteuert wird das Ganze über ein Steuergerät mit dessen Hilfe der Testingenieur auf „Knopfdruck“ die verschiedensten Testvoreinstellungen vornehmen kann.
Die speziell markierte Kolbenstange des „FT-Tail-Bumpers“ wird beim Einfahren optoelektronisch mittels einer beschichteten Binärcode-Markierung abgetastet. Hierbei werden der Einfahrweg und die Einfahrzeit der Kolbenstange ermittelt. Diese Parameter geben Aufschluss über den jeweiligen Einfahrzustand der Kolbenstange wie auch über die Einfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange während der Tests.
Parallel dazu werden die auftretenden „Z“-Kräfte am Stoßdämpfer während des Tests ermittelt. Dies geschieht mittels Piezo-Kraftmessbolzen, welcher direkt in der Schwenkbefestigung des Dämpfers angebracht ist. Somit können alle notwendigen Parameter wie Kraft, Geschwindigkeit und Zeit während der Versuche aufgezeichnet werden. Diese dienen später zur Auswertung des Gesamtversuches und somit auch über die Belastbarkeit des Flugzeughecks.
VMU Testverfahren bestanden
Im Juli 2005 hat der A380 mehrere VMU-Testverfahren erfolgreich durchlaufen, weitere Tests, so z. B. der TOP (Take-off-performance) Test werden folgen. Der „FT-Tail-Bumper“ ist jedoch schon heute verifiziert. Zu Beginn des Projekts von Airbus spezifiziert und von Enidine ausgelegt, konnte er nahezu perfekt in der Realität nachgebildet werden.
Halle 4, Stand 4112
Flight Test-Tail Bumper KEM 448
Hydraulische Stoßdämpfer KEM 449
Hochleistungs- stoßdämpfer (HD) KEM 450

Firmenporträt
Enidine, ein Unternehmen der IMC Unternehmensgruppe, bietet Lösungen in allen Bereichen der Energieabsorption und Schwingungsisolation. Zum umfassenden Produktprogramm der Energieabsorption gehören Ölbremsen und Industriestoßdämpfer in allen Baugrößen, jetzt auch im Miniaturbereich. Schutz vor Vibrationen und Stößen bieten Enidine Drahtseilfedern, Kompaktfedern und Balgzylinder. Mit Produktionsstätten und Geschäftszentralen in den USA, Deutschland, Japan und China, eigenen Niederlassungen in den Niederlanden, Belgien, Frankreich, der Schweiz und Mexiko sowie mehrfachen Vertretungen in Australien, Afrika und Asien und jedem europäischen Land ist Enidine eine international tätige Firmengruppe.

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