燃料プローブ振動試験
by Scott Blake, Brüel & Kjær UK Ltd.
Photos courtesy of TRaC and Cobham plc
15 Jun 2010
空中給油で使用される燃料プローブは片持ち梁構造であり、振動試験の実施に対し、特別な配慮が必要です。
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Aerospace | Case Study
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空中給油
米国 Bell-Boeing V-22 Ospreyは両翼に垂直/短距離離着陸用のチルトロータを装備した多目的軍事用航空機です。この装備により、長距離高速巡航向けのターボプロップ性能と従来のヘリコプター機能を併せ持つ航空機となっています。しかしながら、長距離巡航に対し、ミッションによっては空中給油が必要となります。
V-22 Ospreyは燃料プローブを装備しており、空中給油機の後ろにぶら下がっているホース(ドローグ)にかみ合わせます。言うまでもありませんが、空中給油は大変危険な作業であり、安全とシステム整合性が最重要事項となります。この分野のトップであるCobham plcとTRaC UKはパートナーシップを締結いたしました。
パートナーシップ
Flight Refuelling Limited (FRL)として1934年に設立されたCobham plcはWimborne Minster, Dorset,に拠点を置くイギリスの会社であり、「Mission Systems,」「Defence Systems」「Avionics and Surveillance」「Aviation Services」の4つを技術部門の柱としています。中でも「Mission System」は空中給油分野における世界市場のトップに挙げられています。
TRaCはUKの3つの研究拠点と3つのテスト施設及び日本のパートナー施設で構成されている会社であり、UKAS(英国認証機関認定審議会)から認可を受けています。TRaCは軍/民生双方に比類なき試験規制とコンプライアンスを提供しています。
TRaCとは異なり、Cobhamでは振動試験が行えないため、これらの技術を得るために異例の措置としてTRaCはCobhamのWinborneに振動試験設備を建設し、開発の全体管理/試験計画の事前資格証明及び完全な資格証明を提供することに合意いたしました。
TRaCは振動/衝突/環境試験の能力を有した設備を用意しました。その内容はスリップテーブル付きの160kNの電磁加振器LDS V984とLDS V875、そして様々なM&Pコントローラです。TRaCの振動試験のベテランエンジニア、Damon Close氏は試験所のマネージャに就任しました。Damon氏の責務は、CobhamのWimborneの試験における管理責任であり、取付冶具から振動/寿命試験のカスタマイズに及ぶ、全ての環境要求を提供する際のコンタクトとなります。
挑戦
Cobhamの振動試験の技術チャレンジの一つに試験体の物理的サイズがあります。全長は5mを越え、直径は1m、重さは650kgもあります。
燃料プローブのオーバーハングと重心オフセット量はその大きさゆえ、振動試験のセットアップは容易ではありません。また、その形状ゆえ、振動に対する動レスポンスは巨大で、Cobhamでの設計時にも最大限の注意が必要だっただけでなく、TRaCにおいても試験中の最重要事項として取り扱われました。これらの困難を克服するために当初、TRaCは現行と同じマウントで材料のみを変更し、カスタマイズしたアルミニウム鋼で取付冶具を設計/解析を行いました。これらの取付冶具は大きな曲げモーメントと自身の振動形態に充分に耐え得るだけの構造強度を持っている必要がありました。そして彼らは加振器性能からくる重量制限を考慮する必要がないほどの充分な軽量化を達成しました。
次に水平軸の試験ではこのサイズ(オーバーハング)の試験体を扱えるようにTRaC開発時にカスタマイズされた9つの軸受けを持つスリップテーブルが使用されます。
近年、V22 Osprey用Cobham製燃料プローブと同様な品質保証試験に応えるため、TRaCもまた、加振中の燃料プローブの応答モニタリングに対し様々な技術的準備を取りそろえています。これらにはシステムの様々なポイントに配置できるような汎用加速度ピックアップやプローブの動きを高速で撮影可能なビデオカメラも含まれています
近年のパートナーシップ
2010年8月に6周年を迎え、環境試験に対するTRaCとCobham Mission Equipmentのパートナーシップは双方に対して、注目すべき成功を収め、TRaCの環境試験パートナーシップに対する卓越したベンチマークとなっています。
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