Wymiarowanie komponentów do siłowników stosowanych w lotnictwie
Obecnie statki powietrzne wykorzystują siłowniki hydrauliczne do poruszania elementów mechanicznych odpowiedzialnych za sterowanie lotem. Takie mechanizmy są złożone i ciężkie, a zatem nieefektywne w porównaniu z siłownikami elektromechanicznymi. W ramach finansowanego przez UE projektu DREADS opracowano kluczowe komponenty mechaniczne dla układów siłowników elektromechanicznych. Zespół opracował i zweryfikował metodę wymiarowania elementów składowych siłownika elektromechanicznego. W szczególności metoda przeznaczona będzie dla elementów tocznych o małych oscylacjach i obciążeniach wysokoczęstotliwościowych, które stanowią części siłowników odpowiedzialnych za sterowanie lotem i znajdujących się w tarczy sterującej helikoptera. To ulepszenie jest zgodne z kryteriami wymiarowania określonymi w normach ISO 281 i 3408. Wcześniej uznawano je za nieodpowiednie w warunkach pracy siłowników sterujących lotem. Zespół przygotował studium przypadku dotyczące zastosowania. Prace rozpoczęto od przeglądu literatury przedmiotu i wytycznych producentów. Zespół DREADS badał najnowocześniejsze metody wymiarowania obecnie stosowane w przemyśle lotniczym. Następnie naukowcy określili wymagania dotyczące innowacyjnego sposobu wymiarowania oraz ukończyli plany walidacji. Zespół ocenił w sposób teoretyczny możliwe tryby awarii elementów tocznych, a następnie porównał je z doświadczeniami producentów. Takie porównanie umożliwiło dokonanie modyfikacji w obliczeniach obejmujących wszystkie zakresy ruchu i obciążenia wysokoczęstotliwościowe. Następnie członkowie projektu określili kryteria dotyczące bezpiecznej pracy. Naukowcy zastosowali nową metodę wymiarowania w konstrukcji siłownika tarczy sterującej śmigłowca. W porównaniu z oryginałem ulepszona konstrukcja przyniosła poprawę w zakresie obwiedni i ciężaru, ale charakteryzowała się taką samą żywotnością. Po zakończeniu fazy projektowej zespół wyprodukował urządzenia testowe i próbki. Stworzono jedno dodatkowe urządzenie i więcej próbek niż proponowano na początku projektu. Dodatkowe elementy pomogły naukowcom osiągnąć większą statystyczną pewność. Etapy walidacji i oceny potwierdziły, że opracowane w ramach projektu innowacyjne rozwiązania działały zgodnie z planem. Nowa konstrukcja była bardziej efektywna i solidniejsza. Projekt pomógł w identyfikacji najważniejszych słabych punktów. Rezultaty projektu DREADS przyczynią się do wprowadzenia elektromechanicznych siłowników do konstrukcji lotniczych. Nowa technologia sprawi, że samoloty będą lżejsze i będą zużywały mniej paliwa, co przyczyni się do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych oraz przyniesie inne korzyści.
Słowa kluczowe
Statek powietrzny, wymiarowanie komponentów mechanicznych, siłowniki elektromechaniczne, DREADS, elementy toczne, lotnictwo
