Název projektu: Multipurpose test rig for transmission gearboxes (MUTR)
Popis projektu:
Projekt MUTR je zaměřen na návrh úpravy testovacího systému převodovky nově vyvíjeného vrtulníkového demonstrátoru označeného RACER. Projekt je řešen v rámci společné technologické iniciativy Clean Sky 2 – sekce IADP Fast Rotorcraft. V rámci IADP FR se řeší dvě nové vrtulové koncepce rotorových letounů. Jeden je založen na překlopném křídle (tiltrotor/tilt wing) a druhý koncept vychází z nové konfigurace vrtulníku, který nese označení RACER. Vrtulník je doplněn postranními křídly s vrtulemi v tlačném uspořádání umožňující rychlost až 470 km/h. Vrtulník s názvem RACER je vyvíjen společností Airbus Helicopters společně s mnoha dalšími evropskými partnery a výzkumnými organizacemi.
Předmětem řešení projektu s názvem „Multipurpose Test Rig“ (MUTR) je návrh a realizace pomocné (adaptační) převodovky, jež bude součástí víceúčelového zkušebního zařízení určeného pro testování nově navržených vrtulníkových reduktorů. Speciální převodovka-reduktory je vyvíjena pro nový typ vysokorychlostní helikoptéry s postranními rotory. Tato hlavní převodovka je klíčovým zařízením pohonu vrtulníku, neboť přenáší výkon ze dvou turbo hřídelových motorů do hlavního rotoru a do bočních rotorů. Převodovka musí v rámci certifikace splnit řadu podmínek, vycházejících z platných leteckých předpisů. Takto nové zařízení navíc musí plnit směs předpisů, kdy některé odpovídají požadavkům na letadla, jiné na vrtulníky.
V průběhu vývoje projektu RACER postupně stoupaly výkonnostní nároky na převodovku, což se odrazilo i v koncepci testovacího stavu. Nakonec se jedná o mohutné zařízení umožňující testovat nejen běžné cestovní režimy stroje, ale také všechny havarijní a přetěžovací stavy, kterým může být hlavní reduktor v provozu vystaven.
Navržený testovací stav se skládá ze čtyř částí, desky hlavní převodovky, bočních zatěžovacích skupin, adaptační převodovky a podpůrných mechanizmů. Uložení hlavního reduktoru na desce má stejné vlastnosti jako na skutečném stroji a tak jsou změřené hodnoty použitelné pro ověření vlastností a certifikační proces. Na desce hlavní převodovky jsou též umístěny boční zatěžovací jednotky simulující zatížení od bočních rotorů. Zatěžování je realizováno energeticky efektivním hydraulickým zkrucovačem. Výkon přenášený hřídelemi představujícími pohonné jednotky je veden z adaptační převodovky do hlavního reduktoru. V tomto reduktoru se větví do dvou bočních rotorových větví a jedné hlavní rotorové větve. Z hlavní rotorové větve jde výkon přes hydraulické jednotky viscoterm do horní části adaptační převodovky, z bočních větví pak do přední části adaptační převodovky. Toto rozložení vytváří tři výkonové smyčky, ve kterých lze nezávisle měnit tok výkonu. Zároveň je možné simulovat běh v režimu nefunkčního jednoho motoru, tak v různých režimech letu stroje.
V převodovce je kromě dvou párů ozubených kol umístěn unikátní zkrucovač a měřič krouticího momentu. Toto uspořádání umožňuje provádět testy zatížení a kalibraci zkrucovače. Koncepce umožňuje zatěžovat a kalibrovat zkrucovače až do 3600 otáček nebo až do krouticího momentu 7000 Nm. Hydraulický systém nejen zatěžuje zkrucovač, ale také řeší chlazení ozubení a ložisek převodovky. Chladicí systém má kapacitu až 120kW, které je dostatečná na chlazení energetických ztrát vznikajících při běhu zařízení. Řídicí systém podle pokynu operátora nastavuje a provádí zatěžování i kalibraci zkrucovače při pokročilé úrovni automatizace. VZLÚ zvažuje zařadit inovativní řešení zkrucovače pro patentovou ochranu.
Systém sběru dat vyhodnocuje klíčové parametry jak pro zkrucovač, tak pro celý testovací stav. Systém má několik bezpečnostních ochran proti přetížení nebo překročení stanovených parametrů běhu.
Postup prací na projektu k 11/2019: V této fázi projektu je zafixování 3D model testovacího stavu a je vyhotovená veškerá dokumentace pro zadání výroby navrhnutých dílů. Poté bude následována montáž a odzkoušení celého zkušebního standu, případně jeho dodatečné úpravy. Zásadní bude otestování zkrucovače založeného na inovativním řešení.
Výsledky projektu MUTR spadají do oblasti hydraulických stavů pro zkoušky leteckých převodovek. Předpokládá se, že výstupy VZLÚ budou uplatněny nejen v rámci projektu CS2 Racer, ale že některé výstupy či alespoň jejich části bude VZLÚ moci uplatnit při vývojových pracích s dalšími, např. tuzemskými výrobci leteckých pohonných jednotek.
Identifikační kód: CS2 – 717199
Období řešení projektu: 9/2016 – 6/2020
Účastníci projektu:
- VZLÚ
- Airbus Helicopters (Topic Manager)
Vedoucí projektu za VZLÚ:
- Ing. Petr Pick, PhD.
