Wieder flüssig

Innovatives Laborverfahren zur Untersuchung von Hydraulikflüssigkeit

Während des Flugbetriebs werden verschiedene Komponenten hydraulisch bewegt, wie beispielsweise Fahrwerke, Quer-, Seiten- und Höhenruder sowie die Bremsen. In großen Verkehrsflugzeugen werden dazu gleich mehrere Hydrauliksysteme eingesetzt. Diese verfügen über einen eigenen Vorrat an Hydraulikflüssigkeit und erzeugen den erforderlichen Druck mit Hilfe von triebwerksgetriebenen oder elektrischen Pumpen. Alle 24 Monate wird die Flüssigkeit routinemäßig untersucht. Hierzu wird von jedem der redundanten Systeme eines Flugzeugs eine Probe entnommen und im Labor auf mögliche Verunreinigungen hin untersucht. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf festem Abrieb in Form kleinster Partikel, die zu einer Blockade der bewegten Systeme führen können. 

  • 2016 Hydraulic Fluid Sample Kit
    Hydraulic Fluid Sample Kit
  • 2016 Hydraulic Fluid Laboratory
    Im Labor wird die entnommene Hydraulikflüssigkeit im Messgerät platziert.
  • 2016 Hydraulic Fluid Testing
    Probe mit Messergebnis: Das Verfahren ist für alle Flugzeugmuster anwendbar.
  • 2016 Hydraulic Fluid Check
    Vorbereitung: Im Ultraschallbad werden die Proben entgast und aufbereitet.

Wenn die vom Flugzeughersteller festgesetzten Grenzwerte für Partikelzahlen überschritten werden, muss die Hydraulikflüssigkeit des betroffenen Systems ausgetauscht werden. Diese Maßnahme dauert mehrere Stunden und verursacht hohe Kosten. Seit 2014 beobachtet die Flugzeugwartung der Lufthansa Technik eine steigende Anzahl von Partikeln in der Hydraulikflüssigkeit. Gegen Ende 2015 wurde sogar bei fast jedem Kundenflugzeugmuster vom Typ Airbus A320 in mindestens einem System eine Grenzwertüberschreitung festgestellt. Mit dem Austausch der Hydraulikflüssigkeit war das Problem zwar zunächst behoben, die Ursache jedoch nicht identifiziert. Dafür hat der Bereich Laboratory Services der Lufthansa Technik in Frankfurt zusammen mit dem Frankfurter System Engineering und dem Innovation Management  im April 2016 ein InnoBoost Projekt aufgelegt.

Ziel des Projekts war es, die Partikel in der Hydraulikflüssigkeit zu klassifizieren, um ein Verständnis für die Ursachen der erhöhten Partikelwerte zu gewinnen. Daraus sollten Methoden und Vorgehensweisen für die Wartung abgeleitet werden, welche die Notwendigkeit des Austauschs der Hydraulikflüssigkeiten verringern. Gleichzeitig wurden die Probennahme und das Messverfahren bewertet, um auch hier mögliches Optimierungspotential auszuschöpfen. Dazu wurden mobile Geräte verschiedener Hersteller getestet und mit dem Labormessverfahren verglichen. Zur Probennahme wird bereits seit 2011 ein besonderes Hydraulic Fluid Sample Kit verwendet, um eine Kontamination der Proben zu vermeiden. Die Testergebnisse lieferten am Ende entscheidende Hinweise auf die Gründe der stark erhöhten Partikelzahlen.

Durch die Kombination verschiedener analytischer Verfahren ist es Lufthansa Technik gelungen, die fein verteilten Mikropartikel zu charakterisieren: Dabei handelt es sich größtenteils um sogenannte „soft particles", die beispielsweise beim Einsatz von Montagefetten in das Hydrauliksystem eingebracht werden können und das automatische Partikelzählverfahren stören. Mit dem Know-how aus dem System Engineering und der Werkstofftechnik konnte das messtechnische Verfahren modifiziert werden. Die technisch unbedenklichen „soft particles" werden dabei so maskiert, dass sie bei der Zählung nicht mehr registriert werden und somit nicht mehr in das Messergebnis einfließen. Durch die Anwendung des modifizierten Verfahrens, das den vorgegebenen Normen und Regularien entspricht, konnte die Zahl der grenzüberschreitenden Befunde deutlich reduziert werden.

Die genaue Quelle der weichen Mikropartikel konnte bislang noch nicht identifiziert werden. Die Vielzahl an Verbrauchern am Hydrauliksystem, wie beispielsweise Hydromotor oder Hydraulikzylinder, sowie der daran beteiligten Werkstätten und Zulieferunternehmen, erschwert die Suche. Alternativ dazu bleibt noch zu klären, ob beispielsweise ein Ausschluss von Fetten im Bereich der Hydrauliksysteme oder ein entsprechender Grenzwert für solche Verunreinigungen in der Hydraulikflüssigkeit festgelegt werden muss. Hier sind nun die Flugzeughersteller gefragt.