Autoren:		Wang, YongXing, Dipl.-Ing. Hörtz, Frank, Dipl.-Ing. König, Dieter, Prof. Dr.-Ing.
Erscheinungsjahr / -datum:		2003/06/11
Herausgeber:		TU Darmstadt - Fachgebiet Hochspannungstechnik
Verlag / Ort:		TU Darmstadt / Darmstadt
Zitiert als:		[WaHö03]
Art der Veröffentlichung:		Projektbericht
Sprache:		deutsch

Ziel / Zweck
Störlichtbögen in Bordnetzen von Flugzeugen werden als Ursache für mehrere Abstürze in der Luftfahrt vermutet. Um diese katastrophalen Folgen von Störlichtbogenfehlern als Folge des Versagens der Leitungsisolierung zu vermeiden und eine hohe Zuverlässigkeit des Leitungssystems zu erreichen, ist ein Prüfverfahren notwendig, dass die Lichtbogenbeständigkeit der Isolierungen von Leitungen für Luftfahrtanwendung bewertet. Basierend auf damit gewonnenen Untersuchungsergebnissen können dann geeignete Leitungen ausgewählt werden.

Ziel des Vorhabens ist es, durch eine Prüfmethode Kenntnisse über das Verhalten bisher eingesetzter Isolierungen bei Störlichtbogeneinwirkung unter den für die Luftfahrt maßgebenden Parametern zu gewinnen, damit eine verbesserte Auswahl vorhandener Isolierungen möglich ist, Hinweise für die Entwicklung verbesserter Isoliersysteme gegeben werden können und die bei Störlichtbogen auftretenden Gefahren für das Flugzeug sich somit verringern lassen.

Methodik und Durchführung

• Literaturauswertung
• Modellentwicklung
• Datenanalyse
• Versuch

Auf Grundlage eines ISO-Prüfvorschlages für Raumfahrtanwendungen wurde ein neues Prüfverfahren für die Ermittlung der Störlichtbogenbeständigkeit von Leitungen für Luftfahrtanwendungen entwickelt. Bei der Anpassung dieses Prüfvorschlages an die Belange der Luftfahrt steht die Änderung der Spannungsversorgung im Vordergrund. Im Gegensatz zur Gleichspannungsversorgung in der Raumfahrt wird in der Luftfahrt ein 400-Hz-Drehstromsystem mit einer verketteten Spannung von 208 V angewendet. Die daraus resultierenden Unterschiede zwischen einem Gleichstromlichtbogen und einem Wechselstromlichtbogen erfordern die Entwicklung eines die Gegebenheiten der Luftfahrt berücksichtigenden neuen Prüfverfahrens.

Mit diesem neu entwickelten Prüfverfahren wird das Störlichtbogenverhalten von ausgewählten Leitungen für Luftfahrtanwendung experimentell untersucht. Diese Untersuchungen wurden mit verschiedenen Versuchsparametern und bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen durchgeführt. Zusätzlich wurde eine Schnellbildkamera eingesetzt, um neue visuelle Informationen über Zündung, Verlöschen und Einwirkung von Störlichtbögen auf Leitungen der Luftfahrt zu ermitteln. Um die Auswirkung des Störlichtbogenverhaltens an verschiedenen Isolierungen zu beschreiben, wurden Untersuchungen an verschiedenen Isolierungen durchgeführt. Mit Hilfe der Bewertungskriterien des neuen Prüfverfahrens wurde die Störlichtbogenbeständigkeit der Isolierungen bewertet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen
Die Ergebnisse zeigten, dass das Verhalten des Störlichtbogens von der Art der Isolierung (jeweils Folien-Aufbau), der Stromstärke und der Umgebung abhängig ist. Die Störlichtbogenbeständigkeit bei einer reinen PTFE-Isolierung ist höher als bei PTFE/PI/PTFE- und PTFE/PI/PI-Hybridisolierungen (jeweils von innen nach außen). Bei Wiedereinschalten der Prüfspannung treten keine weiteren Zerstörungen bei der PTFE Isolierung auf. Bei Hybridisolierungen spielt die äußere Isolierschicht eine entscheidende Rolle. Wegen schnell eintretender Isolationsfehler ist die Störlichtbogenbeständigkeit bei PTFE/PI/PI am niedrigsten.

Die Untersuchungen unter verschiedenen Umgebungsbedingungen haben gezeigt, dass der Luftdruck auf das Störlichtbogenverhalten einen Einfluss hat. Die Lichtbogenbrenndauer unter vermindertem Luftdruck ist länger als unter Normalluft. Entsprechend ergibt sich eine größere Schädigung unter vermindertem Luftdruck.

Mit Hilfe der entwickelten Materialtestmethode ist eine Zuordnung und somit ein "Ranking" der Prüfergebnisse möglich, damit eine verbesserte Auswahl vorhandener Isolierungen möglich ist und die bei Störlichtbogen auftretenden Gefahren für das Flugzeug verringert werden können.

Einordnung in die Forschung / Relevanz für die Politikberatung
Die Untersuchungen liefern neue Erkenntnisse im Hinblick auf Test und Zertifizierung von Kabeln für die Luftfahrt.