KUNDENHERAUSFORDERUNG
Wenn Entscheidungsträger von New York nach Dubai oder von London nach Buenos Aires reisen müssen, bringt sie kein anderer Business-Jet schneller ans Ziel als die Gulfstream G650® – ein Flugzeug mit ultragroßer Kabine und extrem hoher Geschwindigkeit, das den Standard für Spitzenleistungen in der Geschäftsluftfahrt setzt. Es befördert acht Passagiere und vier Besatzungsmitglieder auf Nonstop-Flügen über bis zu 7000 nautische Meilen und mit Geschwindigkeiten bis zu Mach 0,925.
Um sicherzustellen, dass der G650-Jet ein sicheres, reibungsloses Flugerlebnis bietet, verwendet die Gulfstream Aerospace Corporation ein „Iron Bird“-Prüfsystem – eine räumlich korrekte, maßgenaue Struktur, die speziell zur Nachbildung des tatsächlichen Flugzeugs hergestellt wurde – um repräsentative Flugsteuerungen, Hydraulik, elektrische Systeme und das Fahrwerk in einer Reihe von Betriebsbedingungen rigoros zu bewerten.
Diese Auswertungen wurden komplizierter, als Gulfstream beschloss, einen interaktiven Testmodus zu verwenden, bei dem ein Pilot die Fly-by-Wire-Steuerung (FBW) des Jets bedient. Da bei dieser Art von Tests spontane menschliche Befehle verwendet werden, wird eine möglichst genaue Simulation des Starts, der Manöver in der Luft und der Landung erreicht. Aber es erfordert ein Prüfsystem, das variable Kräfte präzise auf alle 12 Flugsteuerflächen aufbringen kann, und zwar dynamisch und in Echtzeit.
„Die Echtzeitsimulation ist für das Testen der Instrumentierung der G650 von entscheidender Bedeutung, insbesondere weil es unser erstes Flugzeug mit FBW-Steuerung ist“, so Jim Moriarty, leitender Techniker des Projekts. „Wir müssen genau wissen, wie sich das Flugzeug verhalten würde, wenn es echte Flugbefehle erhält.“
Auch wenn der Iron Bird am Boden liegt, bewegen sich Seitenruder, Stabilisatoren und andere Steuerflächen wie im Flug. Die Prüfsysteme müssen präzise Belastungen und Auslenkungen liefern, da selbst sehr kleine Fehler die Testergebnisse verfälschen oder die Hardware des Flugsystems und die Steuerflächen beschädigen könnten. Gulfstream begann mit der Suche nach Testpartnern, die ein System integrieren konnten, das mit der Flugsteuerungssoftware des Unternehmens interagieren konnte.
„Wir wussten, dass der Prozess eine kundenspezifische Integration zwischen unserer Software und der Software des Ladesystems erfordern würde“, so Dave Powell, Leiter des Prüflabors bei Gulfstream. „Wir waren auf der Suche nach einem Partner, der über ein hohes Maß an technischem Know-How verfügt und es uns leicht macht, erweiterte Hardwarefunktionen im Labor zu verwalten. MTS erwies sich als der ideale Kandidat.“
MTS-LÖSUNG
Um dem Gulfstream-Team zu helfen, seine ehrgeizigen Testziele zu erreichen, entwickelte MTS ein maßgeschneidertes Kontrollschema, das erkennt, wie sich die Steuerflächen verändern, und dass diese Messungen über eine elektronische Schnittstelle liefert. Die Testlösung nutzt die Daten, um zu vorherzusagen, wie der Pilot die Simulation steuert, und wendet dann dynamisch die richtigen Lasten mit minimalem Fehlerrisiko an.
Die Kräfte werden mit 11 hydraulischen Aktuatoren des Modells 244 und einem elektrischen Aktuator für das Höhenleitwerk des Jets aufgebracht. Um das Iron-Bird-System vor möglichen Schäden zu schützen, setzt Gulfstream das Load Abort System von MTS ein; dies ist ein kundenspezifischer Verteiler, der bei Überschreiten einer Fehlerschwelle gleichzeitig und gleichmäßig die gesamte im System vorhandene hydraulische Energie entfernt.
„Dies ist das erste Mal, dass wir ein neues Flugzeug entworfen und den Iron Bird im interaktiven Modus verwenden, um das Design vor dem Erstflug zu testen“, so Moriarty. „Es ist eine sicherere, effizientere und kostengünstigere Methode für uns, um zu sehen, wie die Kräfte auf das Flugzeug wirken würden. Wir führen Tests durch, die zuvor während des Fluges durchgeführt wurden. Dies ist auch eine unglaubliche Einrichtung. Wir bringen Flugzeugbesitzer und FAA-Personal her, und sie gehen immer sehr beeindruckt wieder weg.“
KUNDENVORTEILE
Die Lösung von MTS ermöglicht es Gulfstream, eine Iron Bird-Testumgebung mit dynamischen, lastverfolgenden Fähigkeiten im Labor vor dem ersten Flug zu schaffen.
„Eines unserer Hauptziele war es, die Fähigkeiten des Prüfstands niemals einzuschränken“, so Walter Dumas, technischer Leiter bei Iron Bird. „Jetzt können wir jede Simulation programmieren, die wir wollen, und wir haben volles Vertrauen, dass das System von MTS die richtige aerodynamische Belastung auf jede Oberfläche in Echtzeit anwendet. Dies hilft uns, die Leistung der Systeme für die Flugsteuerungs-Hardware- und Software zu testen sowie die Integration anderer Teile zu vereinfachen – all das trägt zur Validierung dieser innovativen neuen Technologien bei.“
Durch den Einsatz der Technologie von MTS konnte das Labor seine hochmodernen Flugsteuerungstests beschleunigen. Die Tests werden schneller abgeschlossen, was die Effizienz steigert und die G650 auf das geplante Datum für die Inbetriebnahme vorbereitet. Die 2008 vorgestellte G650 absolvierte ihren Erstflug im November 2009 und begann im Dezember 2009 mit der Flugerprobung. Heute baut Gulfstream die G650-Testflotte weiter aus und arbeitet auf die FAA- und EASA-Zertifizierung im Jahr 2011 sowie die Indienststellung im Jahr 2012 hin.
„Das Iron Bird-Prüfsystem spielte eine Schlüsselrolle für den Erfolg des Erstflugs der G650“, so Powell. „Die Tests, die wir 2009 durchgeführt haben, haben die Flugsteuerungssysteme wirklich auf den Prüfstand gestellt und Bereiche für Verbesserungen identifiziert. Wir waren in der Lage, mit unserem Ingenieurteam und unseren Zulieferern zusammenzuarbeiten, um potenzielle Probleme proaktiv zu beheben und sicherzustellen, dass das Flugzeug vom ersten Tag an die Leistungserwartungen erfüllt.“
Die reibungslose Zusammenarbeit zwischen den Teams von MTS und Gulfstream war entscheidend für eine erfolgreiche Integration. Die Software-Ingenieure von MTS arbeiteten vor Ort im Gulfstream-Labor und blieben telefonisch erreichbar. Die Ingenieure von MTS leisteten während der Design- und Entwicklungs-, Integrations-, Implementierungs- und Schulungsphasen des Projekts Unterstützung und boten darüber hinaus einen laufenden technischen Support.
„Die Erfahrung mit MTS war großartig“, erklärt Powell. „Jedes Mal, wenn ich sie brauchte, waren sie nur einen Telefonanruf entfernt. Das Außendienstteam war sehr reaktionsschnell, und die Arbeit, die sie geleistet haben, war phänomenal. Daher fühlt sich der Iron Bird-Prüfstand an wie ein System, das wir selbst entwickelt haben. MTS sollte stolz auf seinen Beitrag zu unserem Erfolg mit dem der G650 sein. Ich weiß, dass wir es sind.“
