Tescia를 이용한 에어 프랑스 Zephyr 테스트

엔진의 점검, 오버홀, 또는 항공 용어에서 엔진 정비창 방문은 제조업체가 지정한 특정 비행 시간 이후 또는 4 ~ 5 년마다 수행하는 주요 유지 보수 중에 발생합니다. 14,000 명 이상의 인력을 보유한 에어 프랑스는 엔진 MRO에서 주요업체 중 하나이며 전 세계 200 개 항공사에서 운항하는 3000 대 이상의 항공기에 서비스를 제공합니다. 

오버홀이 필요한 항공기 엔진은 Orly와 Roissy의 에어프랑스의 작업장에서 약 3 개월의 시간을 보냅니다. 엔진을 분해하고 부품을 세밀하게 검사, 청소, 교체하거나 수리하며 최종 시험 전에 전담 기술팀이 전체 조립체를 재조립합니다.

실제 점검

비행을 허용하기 전에 엔진은 가능한 한 실제 사용 환경에 가까운 조건에서 시험을 해야 하며 엔진의 여러 지점에서 추력, 온도, 압력, 진동 수준을 포함한 많은 파라미터를 확인하는 Zephyr 테스트 벤치에서 성능 시험을 통과해야 합니다.  

테스트 벤치는 물론 이 중요한 단계를 준비하고, 진동인 경우 엔진의 두 지점에서 올바른 균형을 확인하고 조정하며 영구 장착된 가속도계로 측정합니다. 이러한 센서는 항공기 작동 동안 진동 변위를 지속적으로 기록하는데, 이는 매우 정확한 허용 오차 수준 내에서 유지해야 합니다. 이러한 진동 측정을 더 진행하고 이 분야의 더 많은 전문 지식을 얻기 위해 Zephyr의 Dubanc 부장인 Ivan Rouesné가 HBK에 연락해 왔습니다.

HBK 비즈니스 개발 매니저인 Philippe Potereau는 고객의 요구 사항을 분석한 후 처음에 반복 진동 측정 전용 병렬 시스템을 회전 기계의 측정을 위해 항공 우주 산업의 사용자와 긴밀히 협력하여 설계된 Tescia 반복 시험 시스템인 Zephyr의 테스트 벤치에 임시로 추가할 것을 제안했습니다. Brüel & Kjær의 유명한 LAN‐XI 데이터 취득 하드웨어와 전용 PC를 포함하는 완전한 시스템은 단 한 명의 사용자가 있는 소규모 생산 환경이나 여러 시험, 모니터링 좌석이 있는 대규모 시스템에서 사용할 수 있으며, 동시에 여러 팀의 데이터에 의해 즉각적이고 믿을 만한 접근을 보장합니다.

제어실 내부에서 본 성능 테스트, 추가 데이터 통찰력 및 검증을 제공하는 Tescia 소프트웨어

진동 동작의 이해

“에어 프랑스의 기술자와 엔지니어 팀은 Tescia 사용과 수집된 데이터 분석에 대해 24 시간 지원을 제공하는 HBK의 미국 팀의 도움으로 신속하게 대응했습니다."라고 엔진 테스트 베드의 Ivan Rouesné 수석이 설명했습니다. “우리는 모터 재조립 시에 의해 균형을 잡을 수 있었습니다.”라고 이어서 설명했습니다.

“ GE90 -115 타입 엔진에서 수행하는 모든 작업에 비해 진동 측정은 사소한 세부 사항처럼 보일 수 있습니다. 성능 시험에서 큰 힘이 발생하므로 어떤 대가를 치르더라도 아주 사소한 불균형의 징후를 피해야 합니다. 전체 시험은 7시간 2교대로 이루어지지만, 밸런스로 인한 진동 변위량이 허용 오차를 벗어난 경우, 많은 연료를 헛되이 소비하는 이륙 시험을 멈춰야만 할 수도 있습니다.

“우리가 측정 시스템에 요구하는 것은 절대적인 신뢰성과 우리가 측정하는 것이 정확하고 엔진 작동에 영향을 미치지 않는다는 보장입니다. 테스트 벤치에서 동시에 더 전문적이고 상세한 진동 측정을 추가로 원했기 때문에 HBK에 의지하여 더 큰 지원과 전문 지식 수준에 진가를 알아보게 되었습니다. 우리는 신호를 더 잘 이해할 수 있었고 신호를 자신 있게 처리하는 법을 배웠습니다. 또한 측정이 일관적인지 확인하기 위해 물리적으로 접근할 수 없는 가속도계를 원격으로 확인할 수 있었습니다. 보잉 777에 동력을 공급하는 GE90-115 엔진에서 서로 다른 속도로 회전하는 두 커플링에 대한 측정은 지속적으로 모니터링 되며 설정된 변위 수준을 초과해서는 안됩니다. Tescia 시스템에서 진동 동작을 쉽게 해석할 수 있었는데 이는 명확하고 믿을 만한 신호를 얻기 위해 추적 필터를 사용하는 것과 같은 복잡한 과정으로부터 간단한 정보를 즉시 얻을 수 있었습니다.”

Tescia 소프트웨어로 구동되는 LAN-XI 데이터 취득 프런트 엔드는 컴팩트함과 기능성으로 Zephyr 테스트 벤치 사용자를 유쾌하게 놀라게 했습니다. 이제 사용자들은 성능 시험을 준비하기 위해 분석을 더 진행할 수 있으며 새로운 시스템으로 엔진 전문 지식을 계속 얻고 HBK의 기술 지원을 받기를 기대하고 있습니다.

오더 분석, 강력한 툴

Tescia 시스템이 수행하는 차수 분석은 엔진 회전의 가변 속도를 고정되고 쉽게 알아볼 수 있는 신호로 변환하는 매우 강력한 도구입니다. 1차수는 0에서 5까지 표시된 그래프의 가로 좌표 (x 축)에 있는 첫 번째 수직선입니다.

이 수직선의 두께는 엔진 속도가 그래프의 세로축 (y 축)에서 0에서 2400rpm으로 증가함에 따라 바뀝니다. 1차수는 모니터링 되는 축의 진동 에너지를 나타냅니다. 이 변환은 Tescia 시스템에서 관리하는 타코미터와 필터링을 사용해서 할 수 있습니다. 이 신호의 더 높은 고조파는 수직선으로도 표시되므로 엔진 속도가 증가함에 따라 신호의 네 번째 고조파가 여전히 에너지를 키우는 것을 이해할 수 있습니다. 에너지 수준은 그래프에 색상으로 표시되는데, 최저 수준은 파란색, 중간 수준은 빨간색, 최고 수준은 노란색입니다. 그래프 오른쪽의 눈금은 색상의 함수로서 피크 대 피크 인치의 진동 변위 값을 제공합니다. 

구조물의 공진 주파수는 고정되어 있으므로 약 1300rpm에서 그래프 상의 커서로 표시된 14.28Hz 주파수와 같은 곡선으로 보여집니다. 800rpm에서 이 공명 주파수는 회전의 1차수와 일치하며 이를 나타내는 수직선이 약간 넓어집니다. 이러하 유형의 상호 작용이 진동의 증폭을 만들어 내고, 이 주파수에서 공진이 엔진 속도의 통과에 의해 여기되는 구조물에서 방출되는 음향 소음으로 종종 표시됩니다.

일반적인 프로파일 외에도 이러한 분석을 통해 에어 프랑스는 유지관리 절차에서 허용하는 수준의 초과 가능성의 원인을 보다 신속하게 식별할 수 있습니다.

 

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비디오 보기
엔진 오버홀의 비하인드 씬

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사례 연구 다운로드

 에어 프랑스에 최적화된 Zephyr 테스트