플렉스시스템 - 항공기 연료계통 시험 장비

Author(s):
이동호 주임 - (주)플렉스시스템

Industry:
Aerospace/Avionics

Products:
LabVIEW, SCXI

The Challenge:
이전의 시험은 부품을 개별적으로 시험하였으며 압력의 조절 및 구동을 사용자가 직접 운전하여 반복적인 시험의 평균값을 산출하기가 어려웠다. 또한 내구성 시험은 많은 데이터 처리 및 과도한 인력이 들어가는 등 불편함이 있었다.

The Solution:
. NI장비를 이용하여 컨트롤 영역을 구성하였으며 연료계통 장비 내의 상태를 설정하고, 모니터링한 후 데이터를 수집하여 보고서를 생성한다. 이로써 항공기 부품의 신뢰도를 제공할 수 있다.

요약 :
본 시험 장비는 항공기의 연료계통과 동일한 상태를 구성하여 항공기에 들어가는 부품의 성능 및 내구성을 파악하기 위한 것이다. NI장비를 이용하여 컨트롤 영역을 구성하였으며 연료계통 장비 내의 상태를 설정하고, 모니터링한 후 데이터를 수집하여 보고서를 생성한다. 이로써 항공기 부품의 신뢰도를 제공할 수 있다.

개발 배경 :
1. 안정성 및 신뢰성은 항공기에 사용되는 부품에는 필수적인 사항이다. 부품에 대한 높은 안정성과 신뢰성은 제품의 품질을 향상시키며 구매자의 구매 욕구를 생성시킨다. 이러한 제품 품질을 향상시키기 위하여 이전 시스템을 보다 편리하게 시험하고 정확한 데이터를 산출하기 위하여 여러 부품을 시험하며 운행할 수 있도록 통합, 구축하기로 하였다.
이전의 시험은 부품을 개별적으로 시험하였으며 압력의 조절 및 구동을 사용자가 직접 운전하여 반복적인 시험의 평균값을 산출하기가 어려웠다. 또한 내구성 시험은 많은 데이터 처리 및 과도한 인력이 들어가는 등 불편함이 있었다. 이러한 문제점으로 인하여 새로운 시스템에서는 여러 부품을 동시에 시험하고 오랜 시간 시험 운행을 하면서 발생하는 데이터를 간편하게 처리하고 적은 인력으로 보다 정확한 부품의 정보를 얻고자 하였다.

2. 항공기의 부품 성능 시험은 대부분 모의 시험을 이용하여 이루어지며, 특히 연료계통 시험은 고가의 연료를 감안하여 연료를 순환하여 시험한다. 연료계통의 부품 성능을 파악하기 위하여 여러 곳의 압력과 유량의 모니터링이 필요하며 제어 또한 가능해야 한다. 이전 어플리케이션을 사용하여 컨트롤 시스템을 구축하기에는 대량의 케이블 처리뿐 아니라 PC 와 컨트롤러의 통신까지 고려했을 때 많은 작업 시간이 요구되었다. 본 시험 장비는 NI 6229 DAQ보드 1장과 SCXI를 이용하여 MAX를 이용한 장비 인식 및 기기의 컨트롤을 보다 쉽게 구축하였다.

본론 :

하드웨어
이전부터NI제품을 이용하여 시스템을 구축했기 때문에 제품에 대한 신뢰성이 있었다. PC기반에서 다양한 채널을 제어 및 모니터링 할 때, 복잡해질 수 있는 시스템을 NI 6229 DAQ 보드와 채널 확장용 SCXI를 이용하여 보다 간단하게 구축하고자 하였다. 그림 1은 NI 장비와 PC 기반으로 구성된 하드웨어 구성도이다.

그림 1 NI 장비 구성- 컨트롤 영역

소프트웨어
보안이 요구되는 시스템 장비인 만큼 사용자를 구분하여 관리하였으며 시험을 시작하기 전에 사용하고자 하는 AI, AO 및 DI, DO의 채널을 설정하였다. 또한 각 채널당 물리량을 설정하여 하드웨어의 상태에 따라 입출력 환경을 달리할 수 있다.
시험 도중 시험 데이터의 경향을 살펴 볼 수 있도록 그래프 보기 기능을 선택하였고, 전체적으로 시험 운행 후 시험 별 보고서 및 데이터를 저장 할 수 있도록 구성하였다.
보다 정확한 데이터를 얻기 위하여 압력은 프로파일의 값을 읽어 선택적으로 제어할 수 있게 하였으며, 내구성 시험과 같은 반복되는 시험은 사용자가 미리 운전 상태를 설정하여 자동으로 설정된 상태에 따라 반복 운행하도록 하였다.
Binary 파일 형식을 채택하여 오랜 시간 데이터를 저장할 수 있게 하고, 사용자 요구사항에에 맞춰 Binary 파일이 Excel로 변환될 수 있도록 구성하였다.
사용하지 않는 채널은 별도로 단자를 내어 연결만 하면 본 시험이 아닌 별도의 시험을 추가 할 수 있도록 하였다.

그림2 시스템 구성도

결론 및 솔루션 개발 후 얻게 된 이점 :
큰 문제점 없이 시험 장비를 개발할 수 있어서 개발 기간이 짧았으며, 사용자 입장에서 보면 많은 부분이 자동적으로 운행하거나 사용이 간편하게 구성되어 있기 때문에 처음 시험 운행을 하거나 장시간 시험 운행을 함에 있어서 큰 어려움이 없고 데이터의 정확성이 향상되었다. 시험 장비 구성 완료 후 유량계의 종류를 교체하는 일이 있었는데, 입출력 설정 값만 바꿔주자 아무런 문제 없이 계속 시험을 진행할 수 있었다.

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이동호 주임
(주)플렉스시스템

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