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  1. Innovation
  2. Der digitale dritte Mann

Flugzeugtriebwerke werden immer leiser und umweltfreundlicher, dank digitaler Technik. HIREX ENGINEERING trägt dazu bei, dass die elektronische Triebwerkssteuerung FADEC verlässlich funktioniert.

 

Als Flugzeughersteller in den 1980er-Jahren statt drei nur noch zwei Sitze in den Cockpits von Passagiermaschinen einbauten, kam dies einer kleinen Revolution gleich. Fortan flogen meist nur noch Pilot und Kopilot die Maschinen. Der Flugingenieur als dritter Mann, der die Instrumente überwachte, wurde überflüssig. Seine Arbeit übernimmt seither digitale Technik. Beispiel Triebwerk: Sensoren sammeln jede Menge Daten wie die Dichte der Luft und den Druck im Triebwerk, zum Teil öfter als einmal pro Sekunde. Auf Basis dieser Daten überwacht und reguliert eine digitale Triebwerkssteuerung, wie die Full Authority Digital Engine Control (FADEC), etwa Kraftstoffzufuhr, Drehzahl und Schubumkehr, so dass der Antrieb stets optimal arbeitet und möglichst wenig Treibstoff verbraucht. Das System erlaubt zudem die Überwachung der Triebwerke vom Boden aus. Techniker erkennen beispielsweise, welche Komponenten in Kürze ausgetauscht oder repariert werden müssen. Sie werden dann einfach beim nächsten Stopp erneuert, das spart Zeit und Geld. »FADEC ist Teil des Big-Data-Konzepts in der Flugzeugindustrie«, erklärt Yannick

Soler, Qualitätsmanager bei HIREX ENGINEERING (HRX), ein Tochterunternehmen von ALTER TECHNOLOGY TÜV NORD (ATN), mit Sitz in Toulouse. HRX arbeitet seit mehr als zehn Jahren für den FADEC Hersteller Sagem. Er gehört zur Safran Gruppe, die unter anderem Flugzeugtriebwerke produziert. »Wir wählen geeignete Bauteile für die Produktion von FADEC aus – vom einfachen Plastikteil bis hin zu komplexen Speicherbausteinen«, sagt Frederic Tilhac, Testlabor-Manager bei HRX. Meist sind diese Komponenten jedoch nicht für die Anwendung in Flugzeugen gemacht. FADEC ist am Triebwerk installiert und muss auch bei extremen Temperaturen, Feuchtigkeit, Vibrationen oder in salzhaltiger Luft verlässlich funktionieren. »Die Bauteile müssen etwa Temperaturen von –55 Grad Celsius bis 125 Grad Celsius aushalten, in Einzelfällen bis 175 Grad Celsius. Mit Tests und Analysen simulieren wir Bedingungen des Echtbetriebs und stellen sicher, dass die Bauelemente alle Anforderungen unseres Kunden erfüllen«, so der Mikroelektronik-Ingenieur.

So testet HIREX Engineering

Im Auswahlprozess müssen sich FADEC Bauteile in harten Tests in den HRX-Laboren bewähren:

STRESSTEST – TEMPERATUR UND FEUCHTIGKEIT:

Beim Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test (HAST) werden Halbleiterbauteile in einer Druckkammer Hitze und Feuchtigkeit ausgesetzt. So prüft HRX, wie effizient die Schutzhülle die Technik abschirmt, so dass diese unter extremen Bedingungen verlässlich arbeiten kann.

ALTERUNGSTEST:

Der Life Test simuliert eine Echtanwendung wie im Zeitraffer, um die Alterung der Bauteile zu beschleunigen. Damit wird geprüft, wie verlässlich sie im Dauerbetrieb bleiben.

TEMPERATURWECHSEL:

Indem die Bauteile abwechselnd sehr hohen und sehr niedrigen Temperaturen ausgesetzt werden, zeigt sich, in welchem Maße die Komponenten mechanischem Stress widerstehen.

Fälschungen aufspüren

Pro Jahr testen die 45 Mitarbeiter von HRX mehr als 200.000 Bauteile für ein Dutzend Kunden aus der Flugzeugindustrie. HRX hat auch ein Auge darauf, dass nur Originalteile verwendet werden. »Projekte im Flugzeugbereich laufen oft über 30 Jahre oder länger. Daher müssen Komponenten bisweilen bei so genannten Brokern gekauft werden. Wir stellen sicher, dass unsere Kunden über den gesamten Lebenszyklus der Produktion keine veralteten oder gefälschten Teile erhalten«, sagt Soler.

Neue Triebwerke, neue Testanlagen

HRX wirkt auch an der Entwicklung und dem Bau der neuesten Triebwerkgeneration der Safran Gruppe mit, dem LEAP Motor. Er verbraucht rund 15 Prozent weniger Treibstoff als das Vorgängermodell, ist 

 

 

deutlich leiser und umweltfreundlicher und bringt beispielsweise den Airbus A320 neo und die Boeing 737 MAX in die Luft. »Weil immer mehr Funktionen im Flugzeug elektronisch gesteuert werden, wachsen die erzeugten Datenströme an«, erklärt Tilhac. »Daher nimmt die Kapazität der Rechner an Bord zu. Kontrollgeräte und Speichermedien müssen immer komplexere Aufgaben bewältigen und immer schneller arbeiten. Um neue Arten von Bauteilen bewerten zu können, halten wir unsere Testanlagen und unser Know-how stets auf dem neuesten Stand.«

Manchmal allerdings können selbst digitale Technik und sorgfältigste Auswahl von Bauteilen Störungen nicht vollständig ausschließen. So mussten 2015 plötzlich diverse Passagiermaschinen in aller Welt am Boden bleiben. Grund: Ein Bauelement, das hydraulischen Druck in eine elektrische Größe umwandelt, fiel bei Kälte aus. Auch hier konnte HRX helfen: »Wir haben einen speziellen Test bei –65 Grad Celsius durchgeführt und den Fehler in dem Bauteil gefunden«, berichtet Qualitätsmanager Soler. So trägt HRX dazu bei, dass der digitale dritte Mann im Flugzeug optimal arbeitet.

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