Analiza i symulacja zastosowania siłowników elektromechanicznych (EMA) w systemie sterowania samolotu F-16 zgodnie z koncepcją samolotu bardziej elektrycznego more electric aircraft (MEA)

• Autorzy: Setlak L. , Ruda E.

Warianty tytułu

EN

Analysis and simulation of electro-mechanical actuators (EMA) adopted in F-16 aircraft control system in accordance with more electric aircraft (MEA) concept

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Konwencjonalne siłowniki hydrauliczne zastosowane na wojskowym samolocie wielozadaniowym F-16 charakteryzują się dużą masą i są wrażliwe na wysoką temperaturę i ciśnienie z powodu łatwopalnego czynnika roboczego oraz wymagają specjalistycznej obsługi technicznej. Ponadto, do zasilania siłowników klasycznych wymagana jest energia hydrauliczna dostarczana przez pokładowy układ hydrauliczny, charakteryzujący się zastosowaniem dużej ilości przewodów hydraulicznych, które w znaczący sposób wpływają na obniżenie niezawodności działania całego systemu sterowania samolotu. Przedmiotem niniejszego referatu jest dokonanie przeglądu i analizy istniejących rozwiązań technologicznych powyższych układów oraz uwzględnienie opcji zastąpienia oryginalnie zastosowanych na samolocie wielozadaniowym F-16 siłowników hydraulicznych (zasilanych za pomocą pokładowego układu hydraulicznego) nowocześniejszym rozwiązaniem, tj. za pomocą siłowników elektromechanicznych (EMA), wykorzystujących do działania wyłącznie energię elektryczną z pokładowej instalacji elektrycznej samolotu F-16 zgodnie z trendem samolotu bardziej elektrycznego (MEA). Wobec powyższego, zaproponowane rozwiązanie siłowników zgodnych z koncepcją samolotu bardziej elektrycznego, wprowadza nowy trend (spojrzenie) rozwojowy w przemyśle lotniczym w zakresie układów siłowników elektrycznych wysokiej mocy przeznaczonych do sterowania powierzchniami sterującymi współczesnych samolotów. W kontekście rozpatrywania przedstawionej problematyki szczególną uwagę zwrócono na klasyczne zalety implementacji tego typu rozwiązania technologicznego. Dokonano analizy i symulacji zaproponowanych siłowników elektromechanicznych zgodnie z trendem samolotu bardziej elektrycznego i na tej podstawie wyciągnięto praktyczne wnioski w obszarach, prowadzących do zmniejszenia masy samolotu, możliwości jego przekonfigurowania, obniżenia zużycia paliwa, kosztów całkowitych, uproszczenie obsługi oraz zwiększenie niezawodności całego systemu.

EN

Conventional hydraulic actuators used on a multi-purpose military aircraft F-16 are characterized by large mass and are sensitive to high temperature and pressure because of the flammable working fluid and requires specialized maintenance. Furthermore, the conventional hydraulic actuators require hydraulic energy provided by the on-board hydraulic system, characterized by the use of a large amount of hydraulic lines, which significantly affect the reliability decrease of the entire control system of the aircraft. The subject of this paper is to review and analyze existing technological solutions of these systems and the inclusion of the option of replacing hydraulic actuators originally used on multi-purpose aircraft F-16 (powered by onboard hydraulic system) with more modern solution, i.e. electromechanical actuators (EMA), using to operate Orly electrical power from the onboard electrical system of F-16 in accordance with the More Electric Aircraft concept (MEA). Therefore, the proposed solution of aircraft actuators, introduces a new trend of development in the aviation industry in terms of systems of high power electric actuators for controlling control surfacesof modern aircraft. In the context of presented issues, special attention was paid to the classic advantages of implementing such a technological solution. The analysis and simulation of the proposed electromechanical actuators according with the More Electric Aircraft concept led to the practical conclusions drawn in the areas, leading to a reduction in mass of the airplane, the possibility of its reconfiguration, lower fuel consumption, total cost, simplification of the service and increase in the reliability of the whole system.

Słowa kluczowe

PL

analiza; symulacja; siłowniki elektromechaniczne (SEM); samolot bardziej elektryczny

EN

analysis; simulation; Electro-Mechanical Actuators (EMA); More Electric Aircraft (MEA)

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 1 (113)
• Strony: 65--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Setlak L.

• Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych, Dęblin

autor

Ruda E.

• 3. Skrzydło Lotnictwa Transportowego, 33. Baza Lotnictwa Transportowego, Powidz

Bibliografia

• [1]. Moir I., Seabridge A., Design and Development of Aircraft Systems. Second Edition, 2013 John Wiley & Sons, Ltd.
• [2]. Setlak L., Ruda E., Review, Analysis and Simulation of Advanced Technology Solutions in Power Electronics Systems (PES) of More Electric Aircraft. World Academy of Science, Engineering and Technology, Vol: 9, No: 10, Barcelona 2015.
• [3]. Zhao X., Guererro J.M., Wu Xiaohao, Review of Aircraft Electric Power Systems and Architectures. IEEE 2014, International Energy Conference ENERGYCON).
• [4]. Setlak L., Overview of Aircraft Technology solutions compatible with the concept of MEA. Technical Transactions. Electrical Engineering No. 1-E/2015, p. 67-76. Politechnika Krakowska 2015.
• [5]. Forsyth A., Abdel-Hafez A., "A Review of More-Electric Aircraft." 13th International Conference on Aerospace Sciences & Aviation Technology. ASAT-13, Cairo 2009.
• [6]. Ruda E., “Koncepcja samolotu bardziej elektrycznego”, Praca magisterska, WSOSP, Dęblin 2014.
• [7]. Wheeler P., Clare J., Trentin A., An overview of the more electrical aircraft. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G. Journal of Aerospace Engineering, 2013.
• [8]. Moir I., Seabridge A., Aircraft Systems: Mechanical, Electrical, and Avionics Subsystems Integration. Third Edition, 2008 John Wiley & Sons, Ltd.
• [9]. Torabzadeh-Tari M., Analysis of Electro-Mechanical Actuator Systems in More Electric Aircraft Applications. Royal Institute of Technology, Stockholm 2005.
• [10]. Lockheed Martin. Electrical Power Systems (Poland Block 52), Customer Training. Lockheed Martin, Fort Worth 2006.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).