DE102019118629B4

DE102019118629B4 - Verfahren zur Herstellung und Wartung eines Flugzeug-Stoßdämpfers

Info

Publication number: DE102019118629B4
Application number: DE102019118629.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Zantner
Original assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Current assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2024-05-23
Anticipated expiration: 2039-07-11
Also published as: DE102019118629A1; GB2590094A; GB2590094B; GB202010669D0

Abstract

Verfahren zur Herstellung und Wartung eines Stoßdämpfers für ein Fahrwerk von Flugzeugen, wobei der Stoßdämpfer einen inneren Hohlraum aufweist, der sowohl mit einem unter Druck stehenden Gas als auch mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:- Belüften (110) des Hohlraums;- Einfüllen (120) von Hydraulikflüssigkeit bis zum Erreichen eines Sollwerts; und- Wiederbedrucken (140) des Hohlraums mit Gas; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den folgenden, zwischen dem Belüften und Wiederbedrucken des Hohlraums durchgeführten Schritt aufweist:- Entgasen (130a, 130b) der Hydraulikflüssigkeit durch mechanische Agitation (130b) des belüfteten Stoßdämpfers anhand der Durchführung wenigstens eines Einziehzyklus am Fahrwerk.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Wartung eines Stoßdämpfers für ein Fahrwerk von Flugzeugen. Das erfindungsgemäße Verfahren findet insbesondere bei der Herstellung und somit der Erstbefüllung eines Stoßdämpfers, wie auch bei der Maintenance beim ausgebauten Stoßdämpfer mit Neubefüllung und beim Servicing des Stoßdämpfers im eingebauten Zustand am Flugzeug statt.
In Flugzeugfahrwerken kommen zumeist Stoßdämpfer mit einem inneren Hohlraum zum Einsatz, der sowohl mit einem unter Druck stehenden Gas als auch mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt und in zwei Kammern unterteilt ist, die durch eine kleine Öffnung miteinander kommunizieren. Der Gasanteil wird bei einem Aufsetzen des Flugzeugs komprimiert und federt den Stoß, während die Hydraulikflüssigkeit den Stoß dämpft. Als Gas wird typischerweise Stickstoff verwendet. Als Hydraulikflüssigkeit kommt typischerweise ein Hydrauliköl zum Einsatz.
Die Stoßdämpfer werden über die Betriebsdauer des Flugzeugs periodisch und/oder bei Bedarf gewartet. Dies ist erforderlich, da das unter Druck stehende Gas nach und nach aufgrund kleinerer Undichtigkeiten entweichen kann, wodurch der Druck im Stoßdämpfer sinkt und das sich das Ansprechverhalten ändert. Ferner kann es auch zu kleineren Flüssigkeitslecks kommen, welche das Nachfüllen von Hydraulikflüssigkeit erforderlich machen.
Sofern das Gas und die Flüssigkeit in den Stoßdämpfern nicht getrennt sind, sondern in ein und demselben Hohlraum gemeinsam vorliegen, löst sich ein gewisser Anteil des Gases in der Hydraulikflüssigkeit. Dies führt zu Ungenauigkeiten beim Nachfüllen von Gas bzw. Hydraulikflüssigkeit.
In der EP 2 937 591 A2 wird vor dem Hintergrund dieses Problems vorgeschlagen, beim Nachfüllen von Hydraulikflüssigkeit immer einen etwas höheren als den gewünschten Gasdruck anzulegen, um Druckverluste durch das Lösen von Gas in der Hydraulikflüssigkeit auszugleichen. Der Grad der Erhöhung ist vom Volumen der zugeführten Hydraulikflüssigkeit und dem gesamten Gasvolumen abhängig und wird dabei anhand einer Prognoseformel zur Abschätzung des Umfangs der Lösung von Gas pro Volumeneinheit der Hydraulikflüssigkeit bestimmt.
Auch bei einem derartigen Vorgehen verbleibt aber das Problem, dass der Sättigungsgrad des Gases in der bestehenden Hydraulikflüssigkeit nicht bekannt ist, was zu Ungenauigkeiten führt. Dieses Problem kann im Rahmen der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nur durch einen Austausch der gesamten Hydraulikflüssigkeit umgangen werden. Ansonsten sind die sich daraus ergebenden Ungenauigkeiten zu akzeptieren.
Die US 2017 / 0 008 647 A1 offenbart ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Wartung eines Flugzeug-Stoßdämpfers bereitzustellen, das diese Nachteile überwindet.
Vor diesem Hintergrund betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Wartung eines Stoßdämpfers für ein Fahrwerk von Flugzeugen, wobei der Stoßdämpfer einen inneren Hohlraum aufweist, der sowohl mit einem unter Druck stehenden Gas als auch mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Belüften des Hohlraums; Einfüllen von Hydraulikflüssigkeit bis zum Erreichen eines Sollwerts; Entgasen der Hydraulikflüssigkeit; und Wiederbedrucken des Hohlraums mit Gas.
Gemäß der Erfindung ist also vorgesehen, dass im Rahmen eines Wartungsvorgangs, in dem Hydraulikflüssigkeit nachgefüllt werden soll, zunächst der Hohlraum belüftet wird, wobei Gas aus dem Hohlraum entweicht und sich im Hohlraum ein geringerer Druck, vorzugsweise Umgebungsdruck einstellt.
Weiterhin soll dann Hydraulikflüssigkeit bis zum Erreichen eines Sollwerts eingefüllt werden, d.h. im Rahmen der vorangegangenen Benutzung des Stoßdämpfers verloren gegangene Hydraulikflüssigkeit soll ersetzt werden.
Ein Kerngedanke der Erfindung stellt das Entgasen der Hydraulikflüssigkeit dar. Es soll also ein Zustand hergestellt werden, in dem die Hydraulikflüssigkeit kein oder kaum gelöstes Gas enthält, bevor der Hohlraum wieder mit Gas gefüllt und unter Druck gesetzt wird. So wird das Problem vermieden, dass ein unbekannter Sättigungsgrad des Gases in der Hydraulikflüssigkeit zu Ungenauigkeiten führt, ohne dass ein Kompletttausch der Hydraulikflüssigkeit erforderlich wäre.
Das Verfahren dient der Wartung sowohl mit Blick auf den Füllstand der Hydraulikflüssigkeit als auch mit Blick auf den Gasdruck.
Die Schrittreihenfolge ist derart, dass das Belüften des Hohlraums notwendigerweise am Anfang und das Wiederbedrucken des Hohlraums notwendigerweise am Ende der geschilderten Schrittabfolge.
Gemäß der Erfindung erfolgt das Entgasen der Hydraulikflüssigkeit durch mechanische Agitation des belüfteten Stoßdämpfers. Durch das Entlüften und die bloße Absenkung des Drucks innerhalb des Hohlraums wird die Gaslöslichkeit bereits stark verringert und das gelöste Gas kann aus der Hydraulikflüssigkeit entweichen. Die Kinetik dieses Entweichens wird durch die Agitation stark verbessert. Konkret wird die mechanische Agitation erfindungsgemäß anhand der Durchführung wenigstens eines Einziehzyklus am Fahrwerk erreicht. Dies funktioniert dann, wenn das Flugzeug während der Wartung vom Boden abgehoben oder zumindest gestützt ist.
In einer Ausführungsvariante erfolgt das Entgasen der Hydraulikflüssigkeit ferner durch das Anlegen eines Unterdrucks im inneren Hohlraum des Stoßdämpfers. Es kann also anhand beispielsweise einer Vakuumpumpe der innere Hohlraum des Stoßdämpfers zumindest teilweise evakuiert werden. Da die Gaslöslichkeit mit sinkendem Druck abnimmt, entweicht das gelöste Gas in der Folge aus der Hydraulikflüssigkeit. Das Anlegen eines Unterdrucks funktioniert unabhängig davon, ob das Flugzeug während der Wartung vom Boden abgehoben oder zumindest gestützt ist, oder ob das nicht der Fall ist. Der Druck im inneren Hohlraum kann bei Anlegen des Unterdrucks beispielsweise auf kleiner 300 mbar, vorzugsweise kleiner 100 mbar und weiter vorzugsweise kleiner 10 mbar abgesenkt werden. Der angelegte Unterdruck kann dabei für einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise mindestens 10 Minuten oder vorzugsweise mindestens 15 Minuten gehalten werden.
Im Rahmen des Wiederbedruckens kann vorgesehen sein, dass der Druck im inneren Hohlraum auf einen Wert erhöht wird, der oberhalb des für den Betrieb gewünschten Drucks liegt. Es kann also vorgesehen sein, durch das Anlegen eines höheren Drucks als des gewünschten Nenndrucks einem Druckverlust durch Lösen von Gas in der nach dem Entgasen im Wesentlichen gasfreien Hydraulikflüssigkeit vorzubeugen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 7 zur Wartung eines Stoßdämpfers für ein Fahrwerk von Flugzeugen, wobei der Stoßdämpfer einen inneren Hohlraum aufweist, der sowohl mit einem unter Druck stehenden Gas als auch mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, das die folgenden Schritte aufweist: mechanische Agitation des Stoßdämpfers; Messung des Drucks im inneren Hohlraum des Stoßdämpfers; und, gegebenenfalls, Nachbedrucken des inneren Hohlraums des Stoßdämpfers.
Dieses Verfahren dient nicht der Wartung mit Blick auf den Füllstand der Hydraulikflüssigkeit, sondern lediglich der Wartung mit Blick auf den Gasdruck. Durch die der Druckmessung vorgelagerte mechanische Agitation des nicht belüfteten Stoßdämpfers werden Störfaktoren minimiert.
Wiederum wird die mechanische Agitation erfindungsgemäß anhand der Durchführung wenigstens eines Einziehzyklus am Fahrwerk durchgeführt. Auch hierfür ist eine Voraussetzung, dass das Flugzeug während der Wartung vom Boden abgehoben oder zumindest gestützt ist.
Bei dem eingesetzten Gas handelt es sich vorzugsweise um Stickstoff. Als Hydraulikflüssigkeit kommt vorzugsweise ein Hydrauliköl zum Einsatz.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiel. In den Figuren zeigen:

1: ein Flussdiagramm für die Durchführung eines nicht erfindungsgemäßen Verfahrens;
2: ein Flussdiagramm für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ausführungsform; und
3: ein Flussdiagramm für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Wartung nur mit Blick auf den Gasdruck.

1 zeigt ein Flussdiagramm für die Durchführung eines nicht erfindungsgemäßen Verfahrens zur Wartung eines Stoßdämpfers für ein Fahrwerk von Flugzeugen.
Der zu wartende Stoßdämpfer umfasst, wie in Flugzeug-Stoßdämpfern üblich, einen inneren Hohlraum, der sowohl mit einem unter Druck stehenden Gas als auch mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Die fortlaufende Wartung ist erforderlich, da sowohl Gas als auch Hydraulikflüssigkeit nach und nach aufgrund kleinerer Undichtigkeiten entweichen können, wodurch sich das Ansprechverhalten des Stoßdämpfers ändert.
In einem ersten Verfahrensschritt 110 wird der Hohlraum belüftet. Dabei entweicht das Gas aus dem Hohlraum und im Hohlraum stellt sich Umgebungsdruck ein.
In einem zweiten Schritt 120 wird frische Hydraulikflüssigkeit zur bestehenden Hydraulikflüssigkeit hinzugefüllt, bis ein Sollfüllstand erreicht ist. Das Erreichen des Sollfüllstandes kann mittels Spülen mit Hydrauliköl bei einer bestimmten Position erreicht werden. Das Einstellen der Position erfolgt über sogenannte Serviceklemmen. Je nach Temperatur ist ein unterschiedlicher Sollfüllstand einzustellen. Hierzu sind unterschiedliche Serviceklemmen bereitgestellt, die jeweils dem Sollfüllstand bei einer bestimmten Temperatur entsprechen. Das bedeutet, dass je nach Temperatur der jeweilige Sollfüllstand durch Anlegen der zugehörigen Serviceklemme einstellbar ist. Dabei können die Serviceklemmen entsprechend einem ihnen zugeordneten Temperaturwert oder -bereich eine bestimmte Farbe haben. So kann der Servicetechniker einfach erkennen, welche Serviceklemme er zur Einstellung des der Temperatur entsprechenden bestimmten Sollfüllstandes wählen soll.
In einem dritten Schritt 130a wird die nun auf Soll aufgefüllte Hydraulikflüssigkeit entgast. Dieser Schritt dient dazu, im alten Anteil der Hydraulikflüssigkeit noch gelöstes Gas zu entfernen. Da nämlich das Gas und die Flüssigkeit in den Stoßdämpfern nicht getrennt sind und in ein und demselben Hohlraum gemeinsam vorliegen, löst sich während des Betriebs Gas in der Hydraulikflüssigkeit.
Das Entgasen erfolgt in Schritt 130a durch das Anlegen eines Unterdrucks im inneren Hohlraum des Stoßdämpfers, indem eine Vakuumpumpe an einem dafür vorgesehenen Anschluss angeschlossen wird. Der angelegte Unterdruck ist kleiner als ein bestimmter Wert, beispielsweise 10 mbar und wird für mindestens 10 Minuten gehalten. Da die Gaslöslichkeit mit sinkendem Druck abnimmt, entweicht das gelöste Gas in der Folge aus der Hydraulikflüssigkeit. Das Anlegen eines Unterdrucks funktioniert unabhängig davon, ob das Flugzeug während der Wartung vom Boden abgehoben oder zumindest gestützt ist, oder ob das nicht der Fall ist.
Letztlich wird in Schritt 140 der innere Hohlraum durch Einfüllen von Gas wieder unter Druck gesetzt. Dabei ist vorgesehen, dass der Druck auf einen Wert erhöht wird, der um einen definierten Grad oberhalb des für den Betrieb gewünschten Drucks liegt, um einem zu erwartenden Druckverlust durch Lösen von Gas in der nach dem Entgasen im Wesentlichen gasfreien Hydraulikflüssigkeit vorzubeugen.
2 zeigt ein Flussdiagramm für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Wartung eines Stoßdämpfers für ein Fahrwerk von Flugzeugen in einer Ausführungsform.
Der einzige Unterschied zum nicht erfindungsgemäßen Verfahren nach 1 liegt darin, dass in Schritt 130b das Entgasen nicht durch Anlegen eines Unterdrucks erfolgt, sondern vielmehr durch mechanische Agitation im belüfteten, d.h. nicht bedruckten Zustand des Stoßdämpfers. Die Agitation wird dabei anhand der Durchführung wenigstens eines Einziehzyklus am Fahrwerk erreicht, während das Flugzeug vom Boden abgehoben ist. Auch bei Umgebungsdruck ist die Gaslöslichkeit in der Hydraulikflüssigkeit gegenüber dem Betriebsdruck des Stoßdämpfers bereits stark verringert und durch die Agitation wird ein Entweichen von übersättigtem Gas kinetisch begünstigt.
In einer weiteren, nicht separat dargestellten Ausführungsformen können die Maßnahmen der Schritte 130a und 130b der Ausführungsformen gemäß 1 und 2 auch kombiniert werden, d.h. es kann eine Agitation unter Unterdruck stattfinden, wodurch sich der Effekt der Entgasung zusätzlich verstärkt.
3 zeigt letztlich ein Flussdiagramm für die Durchführung für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Wartung nur mit Blick auf den Gasdruck.
Dabei ist vorgesehen, dass zunächst, in einem ersten Schritt 210, der Stoßdämpfer einer mechanischen Agitation unterzogen wird, wie in Schritt 130b anhand er Durchführung wenigstens eines Einziehzyklus am Fahrwerk erreicht, während das Flugzeug vom Boden abgehoben ist, allerdings im Unterschied zu Schritt 130b im ursprünglichen, bedruckten Zustand des Stoßdämpfers.
Sodann wird in einem Schritt 220 der Innendruck im Hohlraum des Stoßdämpfers durch einen geeigneten Sensor bestimmt. Durch die der Druckmessung gemäß Schritt 220 vorgelagerte mechanische Agitation des nicht belüfteten Stoßdämpfers in Schritt 210 werden Störfaktoren minimiert.
Wenn dieser unterhalb eines Sollwerts liegt, wird in einem weiteren Schritt 230 der Gasdruck durch Nachfüllen von unter Druck stehemden Gas auf den Sollwert angehoben.
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber vorbekannten Verfahren umfassen eine hohe Genauigkeit beim Füllen des Stoßdämpfers, eine schnelle Durchführbarkeit und, im Rahmen eines Verfahrens gemäß 3, die Überprüfbarkeit der aktuellen Gaskurve mit hoher Genauigkeit.

Claims

Verfahren zur Herstellung und Wartung eines Stoßdämpfers für ein Fahrwerk von Flugzeugen, wobei der Stoßdämpfer einen inneren Hohlraum aufweist, der sowohl mit einem unter Druck stehenden Gas als auch mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: - Belüften (110) des Hohlraums; - Einfüllen (120) von Hydraulikflüssigkeit bis zum Erreichen eines Sollwerts; und - Wiederbedrucken (140) des Hohlraums mit Gas; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den folgenden, zwischen dem Belüften und Wiederbedrucken des Hohlraums durchgeführten Schritt aufweist: - Entgasen (130a, 130b) der Hydraulikflüssigkeit durch mechanische Agitation (130b) des belüfteten Stoßdämpfers anhand der Durchführung wenigstens eines Einziehzyklus am Fahrwerk.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Verfahrensschritte in der folgenden Reihenfolge durchgeführt werden: 1) Belüften (110) des Hohlraums; 2) Einfüllen (120) von Hydraulikflüssigkeit bis zum Erreichen eines Sollwerts; und 3) Entgasen (130a, 130b) der Hydraulikflüssigkeit; und 4) Wiederbedrucken (140) des Hohlraums mit Gas.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entgasen (130a, 130b) der Hydraulikflüssigkeit ferner durch das Anlegen (130a) eines Unterdrucks im inneren Hohlraum des Stoßdämpfers erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im inneren Hohlraum bei Anlegen (130a) des Unterdrucks auf kleiner 300 mbar, vorzugsweise kleiner 100 mbar und weiter vorzugsweise kleiner 10 mbar abgesenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der angelegte Unterdruck für einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise mindestens 10 Minuten oder vorzugsweise mindestens 15 Minuten gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des Wiederbedruckens (140) der Druck im inneren Hohlraum auf einen Wert erhöht wird, der oberhalb des für den Betrieb gewünschten Drucks liegt.
Verfahren zur Wartung eines Stoßdämpfers für ein Fahrwerk von Flugzeugen, wobei der Stoßdämpfer einen inneren Hohlraum aufweist, der sowohl mit einem unter Druck stehenden Gas als auch mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: - Messung (220) des Drucks im inneren Hohlraum des Stoßdämpfers; und, - gegebenenfalls, Nachbedrucken (230) des inneren Hohlraums des Stoßdämpfers; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den folgenden, vor der Messung (220) des Drucks durchgeführten Schritt aufweist: - mechanische Agitation (210) des Stoßdämpfers anhand der Durchführung wenigstens eines Einziehzyklus am Fahrwerk durchgeführt wird.