Anwendung

Luftfahrt

Sicher in der Luft unterwegs

Ob in Flutter-Tests, Strukturanalysen oder in der Navigation: Sensoren von ASC leisten einen entscheidenden Beitrag zur Sicherheit in der Luftfahrt. Wir sind seit vielen Jahren Partner namhafter Unternehmen der Branche und kennen deren Anforderungen genau. Sensoren für den Einsatz in Test- und Messanwendungen der Luftfahrt müssen hohen Temperaturen und Drücken standhalten, sehr leicht sein und trotzdem präzise Messergebnisse liefern. Unsere Sensoren erfüllen diese Vorgaben durch ihre innovative MEMS-Technologie perfekt. Mit ihrem kompakten Design und ihrem geringen Gewicht ermöglichen sie Messungen, die sonst kaum möglich wären. In der Luftfahrtindustrie sind unsere Sensoren wegen ihrer hohen Messgenauigkeit und ihres geringen Rauschens sehr gefragt.

Anwendungen im
Bereich Luftfahrt

In der Luftfahrt werden Trägheitsreferenzsysteme zur Navigation genutzt. Sie bestimmen die Position, Geschwindigkeit und Fluglage eines Flugzeugs in Bezug zur Erde. In diesen Systemen kommen unter anderem Inertial Measurement Units (IMU) zur Anwendung, die als Bestandteil eines Attitude Heading Referenz Systems (AHRS) zur Ermittlung der Roll-Nick-Gier-Winkeländerungen eingesetzt werden. Die Systeme arbeiten allerdings nur dann mit der erforderlichen Präzision, wenn die Bias-Stabilität der darin integrierten Gyroskope besser als 5 °/h ist.

Die Drehratensensoren ASC 281 (uniaxial) und ASC 283 (triaxial) eignen sich ideal als Bestandteil dieser IMUs, da sie eine Bias-Stabilität von 0,12 °/h aufweisen.

Vibrationen innerhalb der Struktur von Hubschraubern sind unvermeidlich. Überlagern sich im ungünstigsten Fall verschiedene Eigenmoden und resonieren, kann dies innerhalb kürzester Zeit zum Totalschaden des Hubschraubers führen. Beim Start- und Landevorgang spielt der Kontakt zum Boden eine entscheidende Rolle. Entweder werden dabei Schwingungen begrenzt oder Komponenten des Hubschraubers verformen sich durch Stöße. Dadurch entstehen minimale, strukturelle Änderungen, die zu Unwuchten im Gesamtsystem führen. Um derartige Schwingungen zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren, werden konstruktive Maßnahmen getroffen. Auszuschließen sind Bodenresonanzen aber dennoch nie. Daher werden bereits in der Entwicklungsphase von Hubschraubern umfangreiche Tests bezüglich des kompletten Frequenzganges durchgeführt. Prädestiniert dafür sind sowohl die triaxialen, kapazitiven Beschleunigungssensoren ASC 5421MF, welche den mittleren Frequenzbereich ab 0 Hz abdecken als auch die triaxialen, piezoelektrischen Beschleunigungssensoren vom Typ ASC P203, die optimal für die Schwingungsanalyse bis zu 9 kHz geeignet sind.

Wir machen die Luftfahrt sicherer, indem wir Test- und Messingenieuren mit unseren Sensoren präzise Daten liefern. Die Sensoren müssen bei diesen Einsätzen nicht nur hohen Temperaturen und Drücken standhalten, sie sollten auch ein möglichst geringes Eigengewicht besitzen.

Mit ihrem kompakten Design hat sich die ASC IMU 7 hier besonders bewährt. Flugzeugbauer positionieren die IMUs während Flugversuchen an verschiedenen Stellen innerhalb der Kabine, um lokal die inertialen Größen mit einer gewissen zeitlichen Auflösung zu messen.

Die ASC IMU 7 bietet dank ihres Baukastensystems ideale Voraussetzungen für diese Messungen, denn sie ermöglicht Ingenieuren eine kundenspezifische Konfiguration für ihre Anforderung. Für die Beschleunigungsmessung kann zwischen den Technologievarianten Low Noise (LN) und Medium Frequency (MF) mit einem Messbereich von ±2 g bis ±50 g sowie einem Drehratenbereich von ±75 °/s bis ±900 °/s gewählt werden.

Flugzeuge und deren Komponenten, wie bspw. die Tragflächen, werden im Flugbetrieb immer schwingen. Die selbsterregte Schwingung von Flugzeugen ist innerhalb von definierten Grenzwerten weniger kritisch. In Abhängigkeit von Parametern wie Konstruktion und Fluggeschwindigkeit können sich im ungünstigsten Fall aber verschiedene Eigenmoden überlagern und resonieren, was zu aeroelastischem Flattern der Flugzeugkomponenten führt und gegebenenfalls ein Bauteilversagen verursacht. Um herauszufinden, wie sich die Bauteile unter realen, vor allem aber auch bei extremen, Bedingungen verhalten, wird mittels Flutter-Tests die Belastbarkeit von einzelnen Flugzeugkomponenten bestimmt.

Der triaxiale Sensor ASC 5521MF zeichnet sich durch einen breiten Frequenzgang von 0 Hz bis 7 kHz aus und verfügt über eine hervorragende Stoßfestigkeit bis 6.000 g. Ideal für schwer zugängliche Einbaupositionen sind dagegen die uniaxialen Sensoren ASC 4111LN, ASC 4211LN und ASC 4221MF, welche durch ein kompaktes Design überzeugen und nur 3 Gramm wiegen.

Durch den Flugbetrieb sowie die Start- und Landephasen sind Flugzeuge und deren Komponenten extremen Bedingungen ausgesetzt. Ermüdung, Überlast oder Materialfehler führen zu Änderungen der Steifigkeit der Strukturen. Dies wird durch regelmäßige Modal- und Strukturanalysen von Flugzeugen und deren Komponenten überwacht. Diese Analysen verlangen leichte, hochfrequente Beschleunigungssensoren, die die Massenbelastung der Teststrukturen möglichst minimieren.

Der triaxiale IEPE-Beschleunigungssensor ASC P203 wird bei modalen Tests verwendet, da er nur 6 Gramm (Gehäusematerial Titan) bzw. 7,3 Gramm (Gehäusematerial Aluminium) wiegt und dabei eine Stoßfestigkeit von bis zu 5.000 g aufweist. Sowohl der triaxiale IEPE-Beschleunigungssensor ASC P203 als auch die uniaxialen Ausführungen ASC P101 und ASC P401 verfügen über den notwendigen hohen Dynamikbereich von bis zu 15 kHz (±1 dB) bei verfügbaren Messbereichen von ±50 g bis ±2.000 g.

Sonderlösungen

Sehr gerne nehmen unsere Entwicklungsingenieure die Herausforderung an, individuelle Lösungen für spezielle Aufgabenstellungen zu entwickeln; auch in kleinen Auflagen.

Service

Presse: Köhler + Partner GmbH

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Management

Karriere

Anfrage: Luftfahrt

Anzahl Achsen
Sensortechnologie
Sensorart

ASC 5415LN

Triaxial, kapazitiv
Messbereich: 2 bis 400 g
Rauschdichte: 7 bis 400 g/?Hz
Frequenzbereich (5 %): DC bis 1000 Hz

ASC P101A25

Uniaxial, IEPE
Messbereich: 50 bis 1000 g
Frequenzbereich (10 %): 0,3 Hz bis 10 kHz
Skalierungsfaktor: 5 mV/g bis 100 mV/g