SMAC 연구소: 흔들리는 항공 및 우주 테스트!

올바른 솔루션 선택 

SMAC의 테스트 연구소 책임자인 Pierre Lamy, 기술 영업 엔지니어인 Cédric Rigaud와 Hottinger Brüel & Kjær의 진동 애플리케이션 관리자인 Bertrand Foulard가 발표한 사양을 철저히 연구한 결과 SMAC의 요구 사항을 충족하는 솔루션을 제공할 수 있었습니다. 

LDS V8 Shaker의 공칭 힘은 SMAC에서 설계하고 테스트한 댐퍼의 질량을 고려할 때 매우 중요하며, 고객 사양에 인용된 가속 수준도 마찬가지입니다. 항공기의 구성 요소를 격리하도록 설계된 댐퍼의 무게는 최대 1 킬로그램이며 사양은 300m/s²(또는 약 30g)를 거의 초과하지 않는 가속도를 지정합니다. 

사실, 이 두 값의 단순한 곱은 300뉴턴에 대한 공식을 제공합니다(f = ma, 힘이 질량에 가속도를 곱한 것과 같다는 것을 표현하는 소위 뉴턴 방정식). Hottinger Brüel & Kjær 기술팀의 솔루션 선택은 질량, 강도, 가용성 및 신뢰성을 포함한 다른 기준도 고려했습니다. 이에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

대량

이론적으로 충격 흡수 장치는 진동원(종종 엔진의 진동원)과 이러한 진동으로부터 보호해야 하는 구성 요소 또는 시스템 사이의 인터페이스로 요약될 수 있습니다. 그러나 이 경우에는 항공 우주 응용 분야에만 해당되며 댐퍼에 힘을 가하는 스프링 시스템에 의해 사전 응력을 받아야 할 수 있습니다. 따라서 댐퍼에 중력이 없는 것을 시뮬레이션하는 이 시스템은 추가로 고려해야 할 질량입니다. 또한 댐퍼는 세 방향 모두에서 반응하도록 설계되었으며 최종 환경에서와 같이 셰이커 테스트 중에 동일한 위치에 있어야 합니다. 

더 큰 하중 지지 능력을 가진 수평 슬립 테이블이 있는 Shaker 시스템은 이러한 요구 사항을 충족하고 훨씬 더 큰 이동 질량을 포함합니다. 시험은 격리될 구성요소의 질량에 의해 하중을 받는 댐퍼 또는 이와 동등한 설계를 사용하여 수행됩니다. 이것은 전체 질량에서 고려되어야 합니다. 이러한 구성 요소는 공진을 나타내는 경향이 있으며 불활성 질량으로 동작하지 않습니다. 따라서 모든 공진 운동은 Shaker에서 볼 수 있는 질량을 변경합니다. 이를 '동적' 질량이라고 하며, 그 효과는 상당한 예비력으로 보상되어야 합니다.

힘 

LDS V8 Shaker는 LDS 제품군에서 가장 강력한 공냉식 Shaker 중 하나입니다. 테스트를 위해 고려되는 이론적인 힘과 사용 가능한 힘 사이에는 고려해야 할 여러 요소가 있습니다. 댐퍼는 활성 구성 요소입니다. 그들의 역할은 에너지를 흡수하여 열로 변환하는 것이며 이 에너지를 제공하는 것은 Shaker입니다. 

사양에 의해 부과된 테스트에는 신호가 포함되며 심각도가 다를 수 있습니다. 정현파 신호는 가장 흔하고 가장 덜 파괴적이지만 더 폭력적인 무작위 신호가 선호되는 항공 우주 응용 분야에서는 거의 사용되지 않으므로 Shaker와 전력 앰프는 코일의 전압 및 전류 측면에서 더 까다로운 작동 체제에 적용됩니다. 마지막으로 충격 및 충격 응답 스펙트럼은 Shaker의 기계 부품에 대한 가장 까다로운 신호 중 하나이며 사양에도 자주 나타납니다. 또한, 수년에 걸쳐 부과된 진동 수준이 지속적으로 증가하는 것으로 관찰되었습니다 

마지막으로, Shaker는 안전한 작동 범위 내에서 유지되고 전기자 수명을 유지하기 위해 일반적으로 공칭 힘의 80%에서 작동해야 함을 기억하는 것이 중요합니다. 이 값을 초과하는 것은 항상 가능하지만 제한된 시간 동안에만 추가 가속도계로 동작을 확인해야 합니다.

SMAC 연구소는 Shaker 특성에 대한 광범위한 지식과 고객 사양의 요구 사항을 사용하여 몇 분에서 몇 시간 동안 지속되는 테스트를 수행하면서 1년에 약 160일 동안 두 개의 Shaker를 자신 있게 가동하고 실행할 수 있습니다. 

유효성 

Airbus, Safran 또는 Ariane Espace와 같은 고객은 매우 정밀한 엘라스토머 강성을 포함하여 매우 엄격한 성능 요구 사항을 제시합니다. 몇 달 만에 SMAC는 충격 흡수 장치를 모델링하고 그 동작을 실험적으로 검증해야 합니다. Pierre Lamy는 SMAC가 자신의 연구실에 2개의 Shaker가 필요한 이유를 설명합니다. 

“테스트는 예상되는 댐퍼의 프로토타입뿐만 아니라 원자재에 대해서도 수행됩니다. 엘라스토머는 극도로 비선형적인 재료입니다. 따라서 제품 개발의 모든 단계에서 진동 테스트를 위한 셰이커가 있어야 합니다. 제품 설계 및 제조의 모든 단계에서 우리를 안내하는 것은 셰이커 테스트 피드백입니다. 우리가 제조용으로 만드는 금형을 다시 만들 필요가 없는지 확인하는 것도 중요합니다. 우리는 또한 엄격한 기한을 가지고 있으며 고하중 테스트를 위한 LDS V8 시스템과 덜 심각한 테스트를 위한 LDS V721 병렬 시스템이 모든 현재와 미래를 보장하는 가장 적절한 선택임이 입증되었습니다.”

신뢰성 

Shaker 사용자는 기계적으로나 전자적으로 매우 높은 수준의 시스템 신뢰성에 의존할 수 있어야 합니다. 이러한 신뢰성을 보장하기 위해 Shaker 구매에는 신중하게 고려되고 점진적인 유지보수 계약이 수반됩니다. 

SMAC의 설치를 담당하고 현장 유지 관리를 수행하는 Wilfried Lacavelerie는 자신의 작업에 대해 다음과 같이 말했습니다. 그리고 나는 모든 사건을 기록합니다. 그런 다음 셰이커의 전체 주파수 범위에 대해 초기 저수준 테스트(2g)를 수행합니다. 이 테스트를 서명이라고 하며 V8 시스템의 경우 약 3일 동안 지속되는 유지 관리 세션이 끝날 때 반복됩니다. 이것은 참조 역할을 하며 부품 사이의 간격과 코일의 기생 움직임을 감지할 수 있습니다.

분해 후 Shaker의 서스펜션, 베어링, 각종 조인트 등 부품의 상태를 점검합니다. 마모와 먼지의 흔적이 거의 또는 전혀 발견되지 않으면 서비스를 조정합니다. Bronze, Silver, Gold 및 Platinum 유지보수 계약이 있으며 특정 소모품을 포함하거나 포함하지 않을 수 있으며 재고가 있는 여분의 모바일 코일까지 있습니다. 그런 다음 다음 유지 관리 중에 지정된 부품을 변경하는데 동의할 수 있습니다. 반면 오일 필터 등 일부 요소는 계약 유형에 상관없이 체계적으로 교체된다”고 말합니다.  

사례 연구 다운로드

 SMAC 그룹 몽블랑 테크놀로지 

자세히 읽기

 LDS V8 미디엄 포스 shaker

 LDS V721 로우 포스 shaker