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IGO ETRICH CLUB VORTRAG 05.06.2010 Zu unserem zweiten gemeinsamen Seminar möchte ich sehr herzlich begrüßen und nochmals bekräftigen hier als Fliegerkamerad zu sprechen. Der Idee dass ein Selbstbauer auch sein Flugzeug selbst instandhalten möchte ist im vernünftigen Masse einleuchtend und zu unterstützen. Meine heutigen Ausführungen gehen also sowohl auf die Operation und auf den Euch möglichen Instandhaltungsbereich ein. Meine über Jahrzehnte gemachte Erfahrung bestätigt im großen Ausmaße, dass selbst Flugzeughersteller ihr Produkt konstruieren und bauen können, aber bei der Instandhaltung sehr viel Lehrgeld zahlen mussten. Damit soll die Gefahr einer Selbstüberschätzung ganz deutlich aufgezeigt sein. Wenn es auch nicht unser heutiges Thema direkt tangiert, gehe ich auf diese Thematik gerne ein. Die Themen Bereiche sind wie angekündigt: Teil A: Elektrische Bordanlagen von Kleinflugzeugen Teil B: Zündanlagen der Lycoming und TCM Kolbentriebwerke Anschließend an den Vortrag stehe ich gerne zu einer offenen Diskussion zur Verfügung.
Eine allgemeine Beschreibung üblicher Auslegungen und verwendete Symbole
Die Vor- und Nachteile der Alternator- und Generatoranlage: • Der Alternator ist leichter – kleiner – schon bei niedriger RPM leistungsfähig – billiger in der Anschaffung – nicht so wartungsintensiv. • Gleichstrom Generatoren werden seit den sechziger Jahren nur mehr bei Gasturbinen als Startergeneratoren verwendet. • Die Polaritätsverhältnisse des Gleichstrom Netzes: • Alle Netze benötigen ein negatives und positives Potential. Ist die Struktur des Flugzeuges in Metallbauweise gehalten, wird jene als negatives Potential verwendet ( positive single wire layout) Um Kurzschlüsse zu vermeiden ist eine sorgfältige Verlegung und sachgemäße Instandhaltung notwendig! • Nicht leitende Strukturen benötigen daher rückführende Leiterbahnen!
Auslegungen der Sammelschienen Die Auslegung mit nur einer Sammelschiene ist bei Kleinflugzeugen neuer Modelle nicht mehr üblich. Der Vorteil die Schaltkreise mit mehreren Sammelschienen auszubilden erhöht die Sicherheit bei Kurzschlüssen. Bei Ausfall einer Sammelschiene ist der Rest des Systems weiterhin verfügbar.
Komponenten Komponenten • Alle in der Luftfahrt verwendeten Materialien müssen den jeweiligen Standards entsprechen!!!
Die Batterien Die Batterien • Bei Kleinflugzeugen werden in der Regel die Bleibatterien verwendet. Diese sind in der letzten Generation sogar mit permanent geschlossenen Gehäuse ausgeführt und sehr wartungsfreundlich. • Nickel Cadmium Batterien kommen kaum zur Anwendung (zu teuer und benötigen eine aufwendige Wartung und Überwachung).
DasVoltmeter ist leider nicht ein Standard, aber sehr aufschlussreich im Flugbetrieb!
Die Low Voltage Indicationist leider auch nicht ein Standard und wäre sinnvoll!
Amperemeter Das Amperemeter ist als Standard zwischen der Hauptschiene (busbar) oder den Alt/Gen als Loadmeter angeordnet. Wird die Urform der Amperemeter angewendet, ist das Problem der gesamten Stromführung (Starterstrom ausgenommen) durch das Instrument gegeben! Dies führte bereits zu großen Problemen (Feuer). Amperemeter mit Messwiderständen war die Lösung und wird immer öfters verwendet (als SB angeboten). Die letzte Entwicklung funktioniert induktiv und wäre die sicherste Lösung (DA 40/42).
Die Schutzeinrichtungen und deren beschränkte Wirksamkeit • Schmelzsicherungen - Sicherungsautomatensind nur als Überlastungsschutz der Leiterbahn vorgesehen (um den Rest des Bordnetzes vor dem defekten Kreis zu schützen)! Leider ist bei einem schlechten Übergang an einer Verbindungsstelle eine örtliche gefahrvolle Hitzeentwicklung gegeben die letztlich zum Brand führt und nichts geschützt werden kann ( nur präventiv durch sorgfältige Wartung beherrschbar)!
Überspannungsrelais • Überspannungsrelais sind im Alternator Regelkreis fast schon ein Standard geworden. Die Auslösung kann verschiedene Ursachen haben und ein „Reset“ Versuch kann nach kurzer Pause erfolgen. Aber der Vorgang des „resetten“ muss bekannt sein!!!
Überspannungsrelais Pa 28 Überspannung im Bordnetzdurch falsche Auswahl von Ground Power (zu hohe Spannung) wird durch die Sicherungen nicht abgedeckt! Zur Information 1 Volt Überspannung im 14 Volt Gleichstrom Netz nur 0.70% mehr Ampere bedeutet! Beim 28 Volt Gleichstrom Netz ist es nur 0.35% mehr Ampere!
Die Relais Auslegungen Relais sind als elektromagnetische Fernschalter zu sehen. Dies erlaubt eine Fernbedienung (Steuerung) von Stromgrößen aller Art. Manchmal werden sie als Contactor bzw. auch als Solenoid bezeichnet. Der Steuerstrom (Haltespule) kann Plus oder Minus ausgelegt sein. Die Batterie Relais sind in der Regel minus gesteuert. Von außen sind die Relais aber nicht leicht unterscheidbar und das kann zu Überraschungen führen! Fail Safe ausgelegte Relais bieten den Vorteil, dass beim Ausfall des Steuerkreises (Schalter defekt) die Systeme aktiv bleiben!!! Diese Art von Relais benötigen Strom zum öffnen!
Die Dioden und ihre Verwendungen Mit Einführung der Halbleitertechnik wurde die Verwendung der Dioden auch im Flugzeugbau Standard. So finden wir seit Mitte der 60er Jahre diese Halbleiter in den verschiedensten Anwendungen. Nachstehend einige gebräuchliche Beispiele: • Die Diode alsPolaritätsschutz im Gleichstrom Netz. • Die Diode als Gleichrichter(Alternator/Inverter). • Die Diode als Funkenschutzim Relaissteuerkreis (als Clip Diode bekannt - schützt die zarten Schalterkontakte). • Die Diode als Beleuchtungselement (als LED bekannt). • Die Diode als Spannungsregler und Überspannungsschutz (als Zener Diode bekannt).
Elektrische und Elektronische Bordsysteme Die Elektrischen Bordsysteme: • Reine elektrische Systemkreise ohne Elektronik werden immer seltener! Einfache elektrische Systeme bleiben wohl den Oldtimern vorbehalten. Die Elektronischen Bordsysteme: • Die Begriffe Avionik und Elektronik im Flugzeugbau sind nicht mehr ganz klar in ihrer Unterscheidung anwendbar! Die Entwicklung zeigt, vergleichbar mit der Autoindustrie, eine immer größere Bedeutung in Richtung elektronischer Auslegungen. • Die EASA hat diese Entwicklung berücksichtigt und macht den früheren Avioniker (Elektroniker) zum Aviation Mechanic (B2 AML), der nun das gesamte LFZ in allen elektrischen und elektronischen System betreut!!!
Verwendung von Kondensatoren zur Funk - Entstörung • Kondensatoren werden am Alternator Ausgang direkt auf Masse gelegt und sicheren damit einen guten VHF und ADF Betrieb. • Drosseln im Alternator Ausgang sind für den ADF Betrieb nicht ausreichend!
Die Elektromagnetische Felder und deren mögliche Kompass Beeinflussung Magnetische Felder um stromführende Leiter und Elektrische -Verbraucher können manchmal zum Problem werden. Eine Abschirmung kann die Lösung sein. Kompasse werden deswegen soweit wie möglich von diesen Quellen montiert.
Instandhaltung Aspekte Wie schon vorher aufgezeigt ist eine genaue Inspektion der elektrischen Verbindungen der wichtigste Garant einen Elektrobrand zu unterbinden!!! Wenn immer eine Entscheidung gefällt wird die Bordspannung zu justieren soll unbedingt vorher eine einwandfreie Masseverbindung des Regulators und des Alt/Gen gewährleistet sein! Eine Überprüfung des Feldschalters (Alt) auf einwandfreien Durchgang ist bei den meisten Anlagen ratsam (Feedback)!
Batterie aus- und einbauen • Immer beim Ausbau den Minus Pol zuerst lösen! Einbau natürlich in umgekehrter Reihenfolge! • Beim Anschluss der Batteriekabel sorgfältig auf die Polarität achten!!! Unachtsamkeit führt zu großen Schäden!!! • Die Batteriebox bzw. Auflage mit Fett zu schützen unterbindet Korrosion! • Die Batterie Anschlüsse mit Never Seeze einfetten!!! • Die korrekte Batteriebefestigung hat große Bedeutung!!! • Das Ventilations und Drainsystem muss betriebstüchtig sein!!!
Batterie Säureaustritt und seine Folgen • Batterie Säureaustritt ist eine ernste Angelegenheit!DieUrsache ist zu ermitteln und die Säurerückstände sind sofort zu neutralisieren!!!Nicht Befolgung dieser Maßnahmen kann große Korrosionsschäden verursachen!!! • Mögliche Ursachen des Säureaustrittes: • Zu hoher Elektrolytstand – falsches Service!!! • Batterie leer und dann doch mit Ground Power gestartet!!! • Bordspannung zu hoch. • Überhitzung durch äußere Wärmeeinflüsse ( hohe Umgebungstemperatur und Motorwärme ). • Interner Kurzschluss (selten).
Batterie Service und Aufbewahrung • Die Batterie soll ausschließlich nur extern geladenwerden! Die Lade Größe soll ein Zehntel der Kapazität nicht übersteigen!!! Eine Schnell Ladung ist sehr schädlich für die Batterie!!! • Die Aufbewahrung soll im geladenen Zustand erfolgen (Frostsicherheit)! • Wenn Säure nachgefüllt werden muss (selten), ist Automotiv Säure vom spezifischen Gewicht zu niedrig (Ausnahme Banner Batterien)!!! • Abgleich des Elektrolyt Standes darf nur nach Abschluss der Ladung erfolgen!!! • Feststellung der Batteriekapazität mittels der Säuredichte ist nicht immer ausreichend! Die Stunde der Wahrheit ist beim Startvorgang und der nachfolgenden Ladecharakteristik gegeben!!! • Die Aufbewahrung von Batterien kann nur im geladenen Zustand erfolgen! Eine vollständige Entleerung der Batteriesäure mit nachfolgender Abtrocknung erlaubt eine wesentlich einfachere Lagerung. Die Wiederinbetriebnahme der Batterie setzt allerdings nach Füllung der aufbewahrten Batteriesäure eine Ladung voraus!
Motor Masse Bänder • Den Masse Verbindungen wird oft nicht genug Achtung geschenkt!!! Bei Brüchen (nicht selten) kommt es zu sehr unangenehmen Folgen! Von ausgeglühten Bowdenzügen bis zu Alt/Gen/Starter Störungen ist zu rechnen!!! • Elektrische Sensoren geben falsche Signale ab!!!
Kabelanschlüsse • Reparaturen bzw Anfertigung von Kabelbäumen bedürfen größter Sorgfalt. Mangelhafte Kabelanschlüsse bedeuten Elektrobrandgefahr!!! • Die Publikation AC43.13 (FAA - USA) soll im Zweifelfall bei Anfertigungen und Verlegungen zu Rate gezogen werden!!! • Die Radien der Kabelbäume und deren Befestigungsabstände sind sehr kritisch!!! Schutzüberzüge der Kabelbäume sind je nach Anforderung notwendig! Im Motorraum sind die Materialien erhöhten Temperaturen ausgesetzt und dies muss bei der Auswahl immer beachtet werden!!! Die Schwingungen des Motors sind für die Stromleitungen die zum Brandspant führen eine große Herausforderung!!! • Die Dauerhafte Verbindung von Kabelösen mittels Verlötung hat sich als problematisch erwiesen und sollte nicht mehr angewandt werden!
Verschleiß des Gen/Alternator Antriebes • Je nach Ausbildung ist eine Abnützung leicht oder schwer erkennbar! Zu lockere Keilriemen und rutschende Antriebe mit vulkanisierten Dämpferelement sind im Preflight Check erkennbar! Kupplungen mit losen Dämpferelementen sind nur durch übermäßiges Spiel in ihrem Abnützungsgrad erkennbar, aber keine Gefahr für den Betrieb!
Alternator - Fehlersuche • Sofern der Spannungsregler nicht im Alternator integriert ist, kann das Feld direkt mit der Bordspannung versorgt werden und bei leicht erhöhter Leerlaufdrehzahl sofort erkannt werden ob der Fehler im Alternator oder im Regelkreis liegt. • Übergangswiderstände im Regelkreis sind immer wieder ein Problem!!! Schwankende Abgabe kann ein Hinweis auf dieses Problem sein.
Generator – Fehlersuche • Wird das Feld direkt auf Masse gelegt, kann bei erhöhter Leerlaufdrehzahl sofort erkannt werden, ob der Fehler im Generator oder im Regler liegt. • Bei geöffnetem Regler niemalsauf die Regler Kontakte drücken!!! Wird der Rückstromkreis bei eingeschaltetem Hauptschalter berührt brennt der Regler ab!!!
Starter • Je nach Ausbildung der Starterritzel ist mit einer heiklen Instandhaltung zu rechnen!!! • Die Hersteller wurden sehr oft, selbst für das gleiche Motor Modell gewechselt!!!Die Instandhaltungs Publikationen sind demnach auch unterschiedlich!!! Nur die freigegebenen Schmiermittel anwenden!!!
Reinigung des Motors • Bei einer Motorreinigung muss auf jedem Fall ein Eindringen des Reinigungsmittels in die elektrischen Komponenten vermieden werden!!! Abdeckungen an den Komponenten sind dabei sehr hilfreich. Pressluft soll mit großer Vorsicht eingesetzt werden! • Nach erfolgter Reinigung schadet ein leichter Film von ACF 50 der elektrischen Anlage auf keinem Fall ( Motor wie Zelle)!!! • Niemals Wasser in welcher Kombination auch immer, verwenden!!!
Betriebliche Aspekte • Start Mode: • Während des Startvorganges muss die Avionik ausgeschaltet sein. Dies geschieht entweder automatisch oder wird seitens des Piloten durch Ausschalten der Funkanlagen berücksichtigt! • LFZ mit einem Voltmeter erlauben einen guten Rückschluss auf den Batteriezustand während der Startphase.
Verwendung von Starthilfen (Ground Power) • Die Verwendung von Ground Power ist NURals präventive Maßnahme zu empfehlen!!! Wenn fehlgeschlagener Startversuch mittels Ground Power begegnet wird ist, der Teufel mit im Plan!!! Meine Erfahrungen sind haarsträubend und erlauben mir eine klare Aussage. Je nach • Verlauf kann beim Startversuch das Starterrelais verschweißt hängen geblieben sein und dann ist eine Verbindung mit der Fremdbatterie vielleicht katastrophal, der Motor beginnt sich sofort zu drehen und das mit all seinen Konsequenzen!!! • Sollte der Start gelingen ist dies nicht unbedingt ein gutes Verhältnis für das Flugzeug. Von der Motorabnützung abgesehen ist die Batterie nun einer abnormalen Belastung ausgesetzt die nicht ohne Einbusse der Kapazität und Lebensdauer einhergeht!!! • Bei Verwendung von Startbatterien ist ein Verwechseln der Polarität mit großem Schaden verbunden!!! • Bei 12 Volt Systemen ist die irrtümliche Verwendung von 24 Volt Ground Power durch die gleiche Stecker Ausführung leicht möglich und hat kostenintensive unmittelbare und Langzeitfolgen!!!
