Kosten senken, Leben retten: Intelligentes Überwachungssystem für Mensch und Maschine

Die Situation

Rettungsdienste, wie die ADAC Luftrettung, sorgen sich jährlich mit ihren Helikoptereinsätzen um das Leben von rund 40.000 Menschen in Not. Landungen auf unbefestigten Plätzen geschehen unter geografisch zum Teil schwierigsten Bedingungen. Insbesondere die Triebwerke sind durch Sand und Staub einer extremen Belastung durch abrasive Erosion ausgesetzt. Die Lebensdauer der Turbinen wird dadurch extrem reduziert, die Gesamtkosten zudem erhöht.

 

 Die Aufgabe

Der so genannte Inlet Barrier Filter (IBF), eine Art Luftfilter, schützt beim "Eurocopter" vor erhöhtem Verschleiß und fängt die beim Einsatz entstehende Luftverschmutzung ein. Es wurde nach einer intelligenten Lösung, nach einem Überwachungssystem gesucht, das zu bestmöglichen effizienten Wartungs- und Reinigungsintervallen für den IBF führt, die Instandhaltungskosten senkt und die Lebensdauer der Triebwerke erhöht. Die hardwarebasierte Lösung, die Kontrollbox, musste zudem den speziellen Standards in der Luft- und Raumfahrttechnik entsprechen, nach DO-178B und DO-160. Für die angestrebte Software galt die Gestaltung nach Standard DO-178B/ED12B, nach dritthöchstem Niveau, dem Level C.

 

Unsere Lösung

Als Projektpartner von Eurocopter und in Partnerschaft mit Comtronic entwickelten wir ein Überwachungssystem, bei dem der Verschmutzungsgrad des IBF über Drucksensoren ermittelt wird. Sie leiten die laufend ermittelten Ergebnisse an die Kontrollbox weiter, pro Turbine eine Kontrolleinheit. Hier, im Herzstück des Systems werden die Daten ausgewertet, über ein Remote-Panel als Bargraph visualisiert. Im Cockpit installiert, wird dem Piloten so jederzeit der aktuelle Verschmutzungsgrad angezeigt.

Was dabei besonders zählt, ist der gesicherte Datentransfer. Die Kontrollbox wurde zudem auf komplette Selbstüberwachung ausgelegt. Drei Testphasen sorgen für die Plausibilität der Ergebnisse: beim Startvorgang des Helikopters klärt der PBIT Power-up-Built-In-Test über die Fehlerfreiheit des Systems auf. Während des Fluges prüfen kontinuierliche CBIT-Tests die Plausibilität der ermittelten Werte. Überprüft der Pilot zudem von sich aus den Verschmutzungsgrad, setzt er so genannte INIT- oder initiierte Tests in Gang, um das System explizit von sich aus zu überprüfen.

Der kostensenkende Faktor: Der IBF wird nicht prophylaktisch ausgetauscht. Er wird nach dem Prinzip der Notwendigkeit gewechselt, der vom Remote Panel angezeigt oder vom Wartungsintervall vorgegeben wird. Wirtschaftlich sinnvoll wird so die Prüfung optimal mit der Gesamtinspektion des Helikopters koordiniert.

Hilfe zur Selbsthilfe im Notfall: Wird der Luftfilter im Einsatz plötzlich stark verschmutzt, kann der Pilot mit dem Remote Panel selbstregulierend eingreifen. Öffnet er im Notfall eine kleine Klappe am Fluggerät, wird der Luftfilter für kurze Zeit überbrückt.

Wartungsfreie Hardware Bei den Vorgaben zur Umweltqualifikation galt es, die Blitzschlagabsicherung nach Level 3 zu erreichen. Dies betraf einzelne Eingänge wie auch den gesamten Kabelbaum. Ein integrierter Hold-Up-Zwischenkreis sorgt zudem dafür, Spannungsunterbrechungen zu überbrücken. Die elektromagnetische Verträglichkeit wurde solide abgesichert – durch den Aufbau der Kontrollbox mit zwei Leiterplatten. Mit der Integration von Blitzschutz- und Filterelementen auf der einen, gelangen nur saubere Signale an die zweite Leiterplatteneinheit, die die Signaleinheit in der Prozessoreinheit enthält. Zudem wurde bei der Entwicklung ein besonderes Augenmerk auf die Robustheit der Bauteile gelegt.

Soft-und Hardware sind garantiert wartungsfrei und sicher integriert. Beide haben ihren Platz in einem aus dem Vollblock gefrästen Gehäuse. Eine besondere Legierung sorgt zudem dafür, die Bauteile gegen Verschmutzungen resistent zu halten.

Enger Zeitplan: In nur einem Jahr wurde das Überwachungssystem für den Eurocopter realisiert – von der Spezifikation bis zur serienreifen Auslieferung, erstmals an die ADAC Luftrettung, integriert in den Helikoptertyp EC 135. Mit zur Einhaltung der Zeitvorgabe entscheidend beigetragen hat die parallele Qualifikation der Kontrollbox.

Erfahrung zahlt sich: Das über Jahrzehnte gesammelte Know-how führte letztendlich zur unserer Zulassung als Herstellungsbetrieb für die Luft- und Raumfahrt durch das Luftfahrt-Bundesamt. Die Zertifikation nach EASA Part 21 G ermöglicht uns, Produkte mit „Form 1“ auszuliefern, einem Formular, das weitere Tests bei OEMs erübrigt.

Qualifikation der Leistung, mit Anerkennung auf hohem Niveau: Eurocopter lieferte nach eigenen Angaben bis Mitte 2015 rund 1.000 EC 135-Hubschrauber mit unserem IBF-Filtersystem aus. Auch der ADAC integriert das Filtersystem inzwischen in seine gesamte EC 135 P2-Flotte. Der IBF aus unserem Hause ist sowohl von der europäischen Agentur für Flugsicherheit, der EASA, wie auch von der nordamerikanischen Bundesluftfahrtbehörde FAA zertifiziert.

Kurzprofil der Projektleistungen

  • Entwicklung eines einzigartigen, sich selbst überprüfenden Kontrollsystems, bei Einsatz unter extremen Umwelteinflüssen
  • Komplexe Soft- und Hardwareentwicklung, basierend auf jahrzehntelanger Erfahrung in der Entwicklung und Produktion von elektronischen Bauteilen für den Defence-Bereich
  • Entwicklung von Kontrollbox und Remote-Panel nach DO-178 B und DO-160
  • Entwicklungs-, Design- und Fertigungsarbeiten unter enger Zeitvorgabe