Hoewel we de piloot bedanken voor een succesvolle landing, krijgt de echte hoofdrolspeler van de landing nauwelijks erkenning: het landingsgestel. Het landingsgestel is een ingewikkeld stukje geavanceerde technologie, maar het is ook een wat ouderwets in termen van gebruik, vergeleken met andere, zelfs minder belangrijke onderdelen van een vliegtuig. Landingsgestellen zijn ontworpen volgens een soort ‘eenmalig gebruik’-concept, ook wel ‘safe-life’ genoemd; dit betekent dat het landingsgestel van het vliegtuig na een vooraf bepaald aantal landingen wordt gedemonteerd en afgevoerd. Het betekent eveneens dat landingsgestellen zo worden gefabriceerd dat ze alleen binnen strikt gedefinieerde grenzen worden gebruikt. Na een incident of gebruik buiten deze grenzen worden landingsgestellen, in tegenstelling tot andere onderdelen van een vliegtuig, niet gerepareerd, maar gewoon vervangen. Dit heeft een grote impact op de beschikbaarheid van het vliegtuig, maar ook in economisch opzicht. Bovendien is het niet altijd eenvoudig of mogelijk om te detecteren of er daadwerkelijk schade is geweest. Hierdoor kiezen steeds meer operators ervoor om voor de veiligste keuze te gaan, en bij twijfel het landingsgestel te vervangen.
Om het gebruik en het management van het landingsgestel in de praktijk te helpen veranderen, en zo een nieuw paradigma te creëren voor de beschikbaarheid en bruikbaarheid van vliegtuigen, zijn Meggitt, Technobis, Airbus en NLR in het project ALGesMo bij elkaar gekomen.
Een nieuwe kijk op het landingsgestel
Frank Grooteman, senior wetenschapper bij NLR en leider van dit project, legt uit: “Het is op dit moment niet mogelijk of meer informatie te krijgen over de status van het landingsgestel, over de belastingen waaraan het wordt blootgesteld of het optreden van overbelasting. In het verleden zijn er verschillende systemen uitgetest om de belasting op een landingsgestel te meten. Deze zijn allemaal om de een of andere reden mislukt.”
Binnen het ALGeSMo-project is een systeem ontwikkeld dat de belasting op de landingsgestellen meet en belastinggegevens aan verschillende vliegtuigsystemen verstrekt. De verwachting is dat de verzamelde gegevens gebruikt zullen worden voor het monitoren van de structurele conditie, detectie van harde landingen, gewicht en balans en vluchtbesturing, en dat dit geëxtrapoleerd kan worden naar diverse andere terreinen. Het systeem maakt gebruik van een nieuwe, veelbelovende aanpak, gebaseerd op het gebruik van optische Fibre Bragg Grating (FBG)-sensoren. Deze sensoren bestaan uit een patroon dat in standaard telecomvezels is gegraveerd, waarmee spanning of temperatuur kan worden gemeten. Ze bieden verschillende voordelen ten opzichte van traditionele sensoren, zoals een laag gewicht, geen elektromagnetische interferentie, geen noodzaak voor herkalibratie en robuustheid, voor gebruik onder zware omstandigheden. In het ALGesMo-project is een compleet monitoringsysteem ontwikkeld en op de grond getest. In een speciale testopstelling bij NLR is het gehele systeem zorgvuldig getest om de prestaties te bepalen onder realistische grensbelastingomstandigheden, en tijdens duurtesten bij lage en hoge temperatuur.
Overtroffen verwachtingen en de volgende generatie vliegtuigen
Frank Grooteman vertelt over de resultaten die tijdens het project zijn behaald: “ALGesMo heeft resultaten behaald die alle verwachtingen van het projectteam overtroffen. Het ontwikkelde systeem meet niet alleen de verticale belasting op de landingsgestellen, zoals bij eerder gebruikte systemen. Er worden metingen gedaan van de belasting langs alle drie de assen en van het remkoppel rond de wielassen van het hoofdlandingsgestel. Het biedt daarom verschillende voordelen ten opzichte van eerdere systemen. Naast het meten van het gewicht en de balans detecteren we ook overbelasting en kunnen we de rembesturing rechtstreeks aanpassen”.
Dankzij de nauwkeurige lastbewaking kunnen we verder werken aan ontwerp- en gewichtsoptimalisatie van het landingsgestel. Daarnaast kan een onderhoudsschema op basis van daadwerkelijke conditie worden geïmplementeerd. Hierdoor staat het vliegtuig kortere tijd stil en wordt de beschikbaarheid voor de luchtvaartmaatschappij verbeterd.
Ook het inbedden van sensoren in composietmaterialen die aan hoge temperaturen worden blootgesteld, vormde een grote uitdaging. Tijdens het uithardingsproces kan een dergelijke omgeving kan namelijk ongelijkmatige mechanische belastingen op de optische vezel veroorzaken. Meggitt had een geschikte combinatie van epoxy en vezels voor het composiet geïdentificeerd, samen met procesparameters die dat probleem oplosten.
Ook op het gebied van de avionica die nodig is voor het vastleggen van de metingen, zijn er ongekende ontwikkelingen gerealiseerd. Meggitt en Technobis (PhotonFirst) ontwikkelden een volledig geïntegreerde avionica-eenheid met optische interrogator, gebaseerd op de nieuwste optische chiptechnologie, en verwerkings- en communicatie-elektronica. Deze eenheid kreeg de naam Fibre Optic Processing Unit (FOPU) en biedt het systeem een kleine en robuuste interrogator en een baanbrekend product. Ook de connector tussen FOPU en het rack vormde ook een grotere uitdaging dan bij bestaande systemen, vanwege de overdracht van optische signalen. Deze zijn gevoeliger voor verstoringen en vermogensverlies, vooral in uitdagende omgevingen met wisselende temperaturen en trillingen. Dankzij een vruchtbare samenwerking met een connectorleverancier is een oplossing ontwikkeld die de lat qua huidige stand van de techniek weer een stukje hoger legt. Dit heeft geleid tot de ontwikkeling van een nieuwe, betrouwbare en robuuste verbinding voor dit soort veeleisende omgevingen. De resultaten die met het project zijn behaald, worden door Airbus als veelbelovend beschouwd. Het bedrijf wil het ontwikkelde systeem integreren in een productiesysteem dat in een toekomstig Airbus-vliegtuig kan worden geïnstalleerd.
Het onderzoek dat tot deze resultaten heeft geleid, heeft financiering ontvangen van de Clean Sky 2 Joint Undertaking van de Europese Gemeenschap onder subsidieovereenkomst nr. 717179.
Het project werd tevens ondersteund door het Zwitserse Staatssecretariaat voor Onderwijs, Onderzoek en Innovatie (SERI), dat de projectactiviteiten gedeeltelijk financierde onder verantwoordelijkheid van de Zwitserse entiteit Meggitt.
