エールフランス　Tesciaとゼファー・テストベンチを最適化

エンジンの点検やオーバーホールは、航空用語ではEngine Shop Visitと呼ばれ、メーカーが定めた一定の飛行時間後、または4〜5年ごとに行われる大規模な整備で実施される。14,000人以上の従業員を擁するエールフランスは、エンジンMROの主要企業の一つであり、世界200社の航空会社が運航する3000機以上の航空機にサービスを提供しています。 

オーバーホールが必要な航空機のエンジンは、OrlyやRoissyにあるエールフランスの工場で約3カ月間かけて整備される。エンジンは分解され、部品は細部まで検査され、洗浄、交換、修理され、最終テストの前に専門の技術チームによってアッセンブリ全体が再組み立てされます。

リアリティ・チェック 

ゼファーテストベンチでは、推力、エンジン各部の温度、圧力、振動レベルなど多くの項目をチェックし、実際の飛行に近い条件で性能試験に合格しなければならない。 

もちろんベンチではこの重要な段階に向けて準備を行い、振動の場合はエンジンの2点で正しいバランスを確認・調整し、常設された加速度計で測定します。これらのセンサーは航空機の運転中の振動変位を連続的に記録し、非常に精密な許容レベル内に収まっていなければなりません。ゼファーのデュバンマネージャーであるIvan Rouesné氏は、この振動計測をさらに進め、この分野の専門知識を身につけたいと考え、HBKにコンタクトを取りました。 

顧客の要求を分析した後、HBKのビジネス開発マネージャであるPhilippe Potereauは、当初ゼファーベンチに繰り返し振動測定専用の並列システムを一時的に追加することを提案しました。それは、航空宇宙産業のユーザーと密接に協力して回転機械の測定用に設計したTescia繰り返し試験システムです。ブリュエル・ケアーの定評あるLAN-XIデータ収集ハードウェアと専用PCを含む完全なシステムは、1人のユーザーによる小規模な生産環境でも、複数の試験・モニタリングシートを持つ大規模システムでも使用でき、複数のチームが同時にデータに即時かつ確実にアクセスできることが保証されます。

制御室内から見た性能試験と、Tesciaのソフトウェアによるデータの把握と検証の様子

振動の挙動を知る

「エールフランスの技術者とエンジニアのチームは、HBKのアメリカチームがTesciaの使用と収集したデータの解析を24時間体制でサポートしたおかげで、すぐにスピードアップしました」と、エンジンテストベッド責任者のIvan Rouesné氏は話します。さらに、モーターを組み立てる際には、私たちの手でバランス調整を行います。 

GE90 -115型エンジンの振動測定は、私たちが行うすべてのことに比べれば、些細なことに思えるかもしれません。性能試験では大きな力が発生するため、わずかなアンバランスも絶対に避けなければならない。7時間2交代で一通りの試験を行いますが、バランス調整による振動変位量が許容範囲外であれば、無駄に燃料を消費する離陸テストを中止しなければならないこともあります。

計測システムに求められるのは、絶対的な信頼性と、計測したものが正確であり、エンジンの運転に影響を与えないという保証です。テストベンチでの振動測定と並行して、より専門的で詳細な振動測定を行いたいと考え、HBKに相談したところ、サポートの高い可用性と専門知識のレベルを高く評価しました。 私たちは、自分のシグナルをよりよく理解し、自信を持って対処する方法を学ぶことができました。物理的にアクセスできない加速度ピックアップを遠隔でチェックすることで、計測の一貫性を確保することができました。ボーイング777に搭載されているGE90-115エンジンでは、異なる速度で回転する2つのカップリングの測定値が常に監視されており、設定された変位レベルを超えてはなりません。Tesciaのシステムでその振動の挙動を簡単に解釈することができ、トラッキングフィルタの使用など複雑な処理からシンプルな情報を即座に得て、クリアで信頼性の高い信号を得ることができました。" 

Tesciaソフトウェアで駆動するLAN-XIデータ収集フロントエンドは、そのコンパクトさと機能性でゼファーテストベンチのユーザーを驚かせました。この新しいシステムでエンジンの専門知識を身につけ、HBKの技術サポートを受けながら、性能試験の準備のためにさらに高度な分析ができるようになったのです。

オーダー分析、強力なツール 

Tesciaのシステムで行われる次数解析は、変動するエンジン回転数を、固定された見やすい信号に変換する非常に強力なツールである。次数1とは、0から5で示されるグラフの横軸（x軸）の最初の縦線である。

この線の太さは、グラフの縦軸（Y軸）において、エンジンの回転数が0～2400rpmと上昇するにつれて変化している。オーダー1は、モニター軸の振動エネルギーを表します。この変換は、タコメーターとTesciaシステムで管理されたフィルタリングを使用して 
実現されています。この信号の高次高調波も縦線で表示されているので、エンジンの回転数が上がっても、信号の4次高調波がエネルギーを発生していることが分かります。エネルギーレベルはグラフ上に色で表示されます。最低レベルの青から、中間レベルの赤、最高レベルの黄色です。グラフの右側のスケールは、色の関数として振動の変位量（ピーク・トゥ・ピーク）をインチで表します。 

構造体の共振周波数は固定されているため、約1300rpmでグラフ上のカーソルが示す14.28Hzのような曲線で表示される。800rpmでは、この共振周波数が回転の1次と一致し、それを表す縦線がわずかに広がっている。このような相互作用によって振動が増幅され、この周波数での共振がエンジン回転数の上昇によって励起された構造物から発せられる音響ノイズとして示されることが多いのです。

これらの分析により、通常のプロファイルに加え、エールフランスはメンテナンス手順で許容されるレベルのオーバーシュートの可能性がある原因をより迅速に特定することができるようになりました。

 

---

動画で見る
エンジンオーバーホールの裏側

---

ケーススタディをダウンロード

 エールフランスがZephyrテストを最適化