Air France ottimizza il banco prova Zephyr con Tescia

La visita in officina, ovvero il controllo e la revisione dei motori, è necessaria dopo un determinato numero di ore di volo specificato dal produttore, oppure durante interventi importanti di manutenzione, previsti ogni quattro-cinque anni. Con una forza lavoro di oltre 14.000 persone, Air France Industries è uno dei principali player nella manutenzione, riparazione e revisione dei motori e offre assistenza su oltre 3000 aerei di 200 compagnie aeree nel mondo. 

Durante la revisione, i motori degli aerei rimangono per circa tre mesi presso le officine di Air France Industries a Orly e Roissy. Il motore viene smantellato, i componenti ispezionati nei minimi dettagli, puliti, sostituiti o riparati e l’intero gruppo è riassemblato dal team di tecnici specializzati prima del test finale.

CONTROLLO IN CONDIZIONI REALI 

Prima che sia autorizzato a riprendere il volo, un motore deve essere testato in condizioni più vicine possibile a quelle reali e deve superare un test prestazionale sul banco prova Zephyr, dove si controllano diversi parametri, tra cui spinta, temperatura in diversi punti del motore, pressione e livelli di vibrazioni. 

Il banco prova ovviamente preparerà il motore per questa fase cruciale e, in caso di vibrazioni, verrà controllato ed eventualmente regolato il bilanciamento sui due punti sul motore, quindi misurato da accelerometri installati in modo permanente. Questi sensori registrano in continuo le deviazioni vibratorie durante il funzionamento dell’aereo, per verificare che rimangano entro una tolleranza ben precisa. Con l’intento di fare evolvere questa misurazione delle vibrazioni e acquisire più esperienza in questo settore, il Manager di Zephyr’s Dubanc, Ivan Rouesné, ha contattato HBK. 

Una volta analizzate le esigenze del cliente, Philippe Potereau, Business Development Manager di HBK, all’inizio ha proposto di aggiungere temporaneamente un sistema parallelo dedicato alle misurazioni ripetitive delle vibrazioni nel banco prova Zephyr, ovvero il sistema di test ripetitivi Tescia, progettato in stretta collaborazione con gli utenti dell’industria aerospaziale per la misurazione delle macchine rotanti. Un sistema completo, che comprende il rinomato hardware di acquisizione dati LAN-XI di Brüel & Kjær e un PC dedicato, può essere usato in un piccolo ambiente di produzione con un solo utente, oppure in un sistema più grande con postazioni di prova e monitoraggio multiple, per garantire un accesso immediato e affidabile ai dati da parte di diversi team contemporaneamente.

Un test delle performance visto da dentro la camera di controllo, con il software Tescia che fornisce dati e convalide aggiuntive dall’interno

COMPRENDERE IL COMPORTAMENTO DELLE VIBRAZIONI

“Il team di tecnici e ingegneri di Air France Industries si è rapidamente organizzato con l’aiuto dei team americani di HBK per fornire un'assistenza 24 ore su 24 sull’uso di Tescia e sull’analisi dei dati raccolti”, spiega Ivan Rouesné, responsabile del banco prova motori. Continua, “I motori vengono bilanciati da noi una volta riassemblati. 

“Misurare le vibrazioni può sembrare un dettaglio meno importante rispetto a tutto ciò che facciamo su un motore di tipo GE90 -115. In un test prestazionale si sviluppano grandi forze e il minimo segno di sbilanciamento va evitato ad ogni costo. Una prova completa richiede due turni di lavoro da sette ore, ma se le deviazioni delle vibrazioni per via del bilanciamento sono fuori tolleranza, potremmo dover fermare la prova di decollo, che consumerebbe grandi quantità di carburante per niente.

“Quello che cerchiamo in un sistema di misura è l’assoluta affidabilità e la garanzia che ciò che misuriamo sia preciso e non abbia ripercussioni sul funzionamento del motore. Volendo cercare un altro sistema di misurazione delle vibrazioni, maggiormente dettagliato ed esperto, da usare in parallelo con il banco prova, ci siamo rivolti ad HBK, di cui abbiamo apprezzato la grande disponibilità nell’assistenza e il livello di esperienza. Siamo riusciti a comprendere meglio i nostri segnali e abbiamo imparato come gestirli con maggiore fiducia. Siamo stati in grado di verificare da remoto i nostri accelerometri non fisicamente accessibili per assicurare che le nostre misurazioni fossero coerenti. Sui motori GE90-115 montati sui Boeing 777, le misure effettuate su due accoppiamenti, che ruotano a velocità diverse, sono costantemente monitorate e non devono superare un determinato livello di deviazione. Siamo riusciti a interpretare facilmente il comportamento delle vibrazioni sul sistema Tescia, il che ci ha fornito immediatamente informazioni semplici da processi complessi, come l’uso di filtri di tracciamento per ottenere segnali chiari e affidabili”. 

L’acquisizione dati front-end di LAN-XI con il software Tescia ha piacevolmente sorpreso gli utenti del banco prova Zephyr in quanto si tratta di una soluzione compatta e funzionale. Possono andare oltre nella loro analisi in preparazione dei test prestazionali e andare oltre, per continuare a fare esperienza sui motori con il nuovo sistema, potendo contare sull’assistenza tecnica di HBK.

ANALISI DELL’ORDINE, UNO STRUMENTO POTENTE 

L’analisi dell’ordine eseguita dal sistema Tescia è uno strumento estremamente potente, che trasforma la velocità variabile della rotazione del motore in un segnale fisso e facilmente individuabile: ordine 1, la prima linea verticale sull'ascissa (asse x) del grafico marcato da 0 a 5.

Lo spessore di questa linea cambia in modo proporzionale all’aumento della velocità del motore sull’ordinata (asse y) del grafico, da 0 a 2.400 giri/min. L’ordine 1 rappresenta l’energia delle vibrazioni dell’asse monitorato. Questa trasformazione è resa possibile grazie all’uso di tachimetri e filtraggio gestiti dal 
sistema Tescia. Le armoniche più alte di questo segnale sono anche visualizzate come linee verticali, per cui è comprensibile che la quarta armonica del segnale sviluppi ancora energia man mano che il motore aumenta la velocità. I livelli di energia sono visualizzati colorati nel grafico – da blu per i livelli più bassi fino a rosso per i livelli intermedi e giallo quelli più alti. La scala a destra del grafico indica i valori di deviazione della vibrazione in pollici picco-picco come funzione di colore. 

Le frequenze risonanti della struttura sono fisse, pertanto sono visualizzate come curve, come la frequenza 14.28 Hz segnata dal cursore sul grafico a circa 1.300 giri/min. A 800 giri/min. questa frequenza di risonanza coincide con il primo ordine di rotazione, creando un leggero allargamento della linea verticale che la rappresenta. È questo tipo di interazione che crea vibrazioni amplificate e spesso è indicato dal rumore acustico emesso dalla struttura, la cui risonanza a questa frequenza è eccitata dal passaggio della velocità motore.

Queste analisi, oltre ai profili tradizionali, consentono a Air France Industries di individuare più rapidamente le cause di un possibile superamento del livello consentito dalla procedura di manutenzione.

 

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Dietro le quinte della revisione di un motore

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