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Uma frota de sistemas de DAQ para todas as necessidades de teste: A HBM apóia a Sikorsky em testes complexos de helicópteros

A equipe de instrumentação de teste em terra da Sikorsky enfrentou o desafio de ter múltiplos cenários de teste, e muitos requisitos para os complexos sistemas de teste utilizados no desenvolvimento de seus helicópteros. Seu objetivo era encontrar um único sistema de aquisição de dados que atendesse a todas as suas necessidades de teste.

A Sikorsky escolheu a HBM como parceira para implantar uma frota de sistemas de aquisição de dados que satisfizessem suas necessidades. Uma equipe de projeto formada pelo pessoal da Sikorsky Ground Test Instrumentation e especialistas da HBM dos EUA e Alemanha analisaram os requisitos e iniciaram o desenvolvimento de um conceito geral de sistema para resolver o problema.

 

 

Problema

O helicóptero é uma máquina complexa, com uma infinidade de sistemas a serem testados e qualificados; consequentemente, o laboratório de testes tem uma gama de bancos de testes muito diferentes. É uma vantagem ter um sistema de DAQ que pode operar em uma variedade de aplicações de teste, e sob numerosos cenários de teste racionalizar vários canais de dados em um único arquivo.

Solução

A HBM identificou o QuantumX como o sistema de aquisição de dados ideal para as necessidades de teste da Sikorsky. Este sistema é modular, escalável e com uma arquitetura flexível, satisfaz os requisitos de um sistema fácil e rapidamente reconfigurável que suporta uma gama extremamente ampla de sensores e transdutores.

Resultado

A flexibilidade e escalabilidade do sistema de aquisição de dados QuantumX da HBM agora permite que a Sikorsky utilize um único sistema de aquisição de dados para satisfazer todas as suas necessidades de teste. A capacidade de reconfiguração rápida do sistema de aquisição de dados QuantumX é ideal para uso com todas as configurações de teste na Sikorsky.

Quando se trata de testes de helicópteros

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Os testes estruturais de uma aeronave em escala real são sempre impressionantes: fuselagens completas e estruturas das asas montadas em gaiolas de aço, submetidas a cargas extremas por dezenas de atuadores, incríveis deflexões nas asas e milhares de strain gauges e sensores. Quando se trata de testes de helicóptero, o jogo muda: mesmo sem sair do campo estrutural, os requisitos tornam-se muito especializados e diversificados. Ao contrário do mundo das aeronaves de asa fixa, onde a maioria dos esforços em termos de aquisição de dados são direcionados a instalações de testes em escala real, um laboratório de testes típico de Helicópteros tem uma infinidade de bancos de testes muito diferentes.

A gama de testes necessários

Peças rotativas (cubos, elos de tensão, eixos, alavancas, etc.) representam um esforço importante em termos de teste de componentes. Os testes podem variar desde bancos de testes pequenos e simples, como um único elo de passo na configuração de carga uniaxial, até instalações de teste mais complexas, como um cubo de rotor principal. Uma parte importante dos esforços de teste concentra-se nas lâminas. As pás de rotor principal e de cauda devem ser qualificadas com testes de fadiga simulando todo o ciclo de vida com um importante fator de segurança. As lâminas de helicóptero retiradas aleatoriamente da produção são convertidas em artigos de teste, adicionando as interfaces adequadas para a montagem em bancada de teste. Como as cargas aplicadas são muito altas, as lâminas são testadas rotineiramente em seções curtas para melhor lidar com a inserção e deflexão da carga.

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Aeronave o teste é de grande importância. A fuselagem é testada em configuração de escala completa para a folga de teste de fadiga e estática. Grandes estruturas de teste, dezenas de atuadores e muitos milhares de strain gauges são comuns neste tipo de teste.

Em certos casos, as secções de fuselagem também podem ser testadas separadamente em bancos de ensaio menores para uma análise mais aprofundada.

Caixas de velocidades e transmissão são componentes altamente críticos. Os bancos de ensaio dedicados são configurados para permitir o teste de toda a vida útil de uma transmissão, simulando cargas provenientes do rotor e condições extremas, como torques excessivos ou vazamentos de óleo. As medições nestas áreas tendem a se concentrar em torque, rotação, pressão e temperatura. Além disso, todos os atuadores, sistemas hidráulicos e de controle têm um papel fundamental em delegar o controle da máquina e em caso algum devem falhar ou avariar.

Isto significa que um dos cenários de teste mais importantes apresenta medições de temperatura, carga e pressão. Numa escala ligeiramente maior durante campanhas de testes ambientais componentes isolados ou mesmo estruturas inteiras podem ser testados em câmaras climáticas para determinar a sua resposta a frio ou calor extremos. Isto porque é crucial garantir que todos os componentes críticos da máquina permaneçam eficientes e responsivos mesmo em situações ambientais desagradáveis.

Uma única solução para aquisição de dados

Agora imagine ser um Engenheiro de Instrumentação, recebendo a tarefa de especificar um sistema de aquisição de dados para um conjunto muito grande de aplicações de teste necessárias para o desenvolvimento de um helicóptero. Este foi o desafio que a Equipe de Instrumentação de Teste de Solo Sikorsky enfrentou. Muitos cenários de teste, muitos requisitos e um objetivo: encontrar um único sistema de aquisição de dados que atenda a tudo isso. A Sikorsky recorreu à HBM como parceiro para o seu novo sistema de aquisição de dados. Portanto, uma equipe de projeto formada pelo pessoal da Sikorsky Ground Test Instrumentation e especialistas da HBM dos EUA e Alemanha analisaram os requisitos e iniciaram o desenvolvimento de um conceito geral de sistema.

Na fase de design, havia alguns requisitos vitais declarados por Sikorsky que passariam a desempenhar um papel importante na definição final do Sistema DAQ.

  • O sistema deve suportar todos os possíveis sensores e transdutores utilizados nos laboratórios da empresa, com tipos de sensores, filtros e taxas de amostragem individuais e configuráveis por canal em execução no hardware incorporado. Além disso, os dados de barramento de aviônica digital precisam ser registrados em MIL-STD-1553 e ARINC-429.

  • O sistema de aquisição de dados deve ser instalado em um gabinete especializado conhecido como Shell.

  • O shell deve ser móvel, compacto, de design robusto e oferecer uma interface eficiente com o sistema de aquisição de dados. A conectividade Ethernet e sem fio são necessárias.

  • A shell deve ser rapidamente reconfigurável através da adição, remoção ou comutação entre módulos de medição sem necessidade de ferramentas, com um tempo máximo de reconfiguração de 5 minutos.

  • Os módulos de medição devem ser capazes de operar fora da Shell, na forma de sistemas de DAQ compactos e portáteis.

  • O sistema deve ser capaz de interagir com a infra-estrutura de rede existente da empresa através de uma ligação Ethernet sem fios, carregando dados para partilhar enquanto o teste está em execução.

  • O sistema deve ser capaz de interagir com os sistemas de controle e sistemas de segurança/desligamento existentes da Sikorsky, garantindo conectividade de intertravamento e capacidade de contagem cíclica.

Sistema de Aquisição de Dados QuantumX

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O QuantumX foi o sistema de aquisição de dados HBM selecionado para este projeto. Sua arquitetura modular, escalável e flexível atendeu perfeitamente aos requisitos da Sikorsky. É um sistema fácil e rapidamente reconfigurável, com a capacidade de suportar uma gama extremamente ampla de sensores e transdutores.

Após testes e consultas, o resultado do desenvolvimento conjunto Sikorsky-HBM é um shell capaz de abrigar 18 módulos QuantumX. Isto permite uma contagem total de canais de mais de 250 canais utilizando módulos de 16 canais de alta densidade. Cada shell é uma estação de aquisição de dados móvel totalmente autónoma. E ao utilizar o Gravador de Dados QuantumX CX22B-W, que executa o software para PC catman®AP da HBM, isto elimina a necessidade de um PC adicional.

Uma estação DAQ feita sob medida

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As características do sistema:

  • Gabinete móvel leve
  • Tela larga montada na parte superior
  • Sistema de alimentação ininterrupta (UPS) com gerenciamento remoto
  • Switch Ethernet com capacidade PTP para operação em rede
  • Conectividade sem fio de alto ganho
  • Funcionalidade Watchdog
  • Luz interna, escovas múltiplas, suportes de fixação de cabos
  • Gaveta deslizante, teclado e touchpad
  • Porta traseira envidraçada com fecho

Com o equipamento da HBM, a Equipe de Instrumentação de Testes de Solo da Sikorsky agora implanta uma frota de sistemas DAQ que satisfazem todas as suas necessidades de testes. O design personalizado permite uma reconfiguração rápida e sem precedentes para todas as suas diferentes configurações de teste. Além disso, o software, catman®AP rodando no gravador de dados CX22B-W apresenta funções específicas para testes de fadiga, como gravação de dados baseada em ciclo e múltiplos gravadores paralelos.

Graças à flexibilidade e escalabilidade do sistema de aquisição de dados QuantumX, alta contagem de canais agora são possíveis ligando vários shells de sistemas de dados, sincronizando milhares de canais e armazenando-os em um único arquivo.

Sobre a Sikorsky

Desde o voo do primeiro helicóptero prático do mundo em 1939, a Sikorsky tem permanecido líder na indústria através do seu compromisso com a inovação, excelência e segurança.

A Sikorsky (uma empresa Lockheed Martin) fornece aviões militares e de asa rotativa para todos os cinco ramos das forças armadas dos EUA, juntamente com serviços militares e operadores comerciais em 40 nações.

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