Verbesserung der Sicherheit von Hauptrotorgetrieben von Hubschraubern : Review jüngerer Publikationen, Analyse von Flugunfällen und Vorschlag weiterer Aktivitäten

Abstract

Diese Diplomarbeit untersucht die Verbesserung der Integrität von Hauptrotorgetrieben (MGB) in Hubschraubern, was einen kritischen Aspekt für die Flugsicherheit darstellt. Angesichts mehrerer Vorfälle, die auf MGB-Versagen zurückzuführen sind, zielt die Arbeit darauf ab, durch eine detaillierte Analyse von Unfallberichten, aktuellen Forschungsprojekten, insbesondere einem von der EASA initiierten Projekt, sowie den geltenden Bauvorschriften, Lösungsansätze zur Steigerung der Zuverlässigkeit und Sicherheit von Hubschraubergetrieben zu identifizieren und zu entwickeln. Die Arbeit beginnt mit einer Einführung in die Bedeutung und die Funktion von Hubschraubern in verschiedenen Anwendungsbereichen, gefolgt von einer detaillierten Darstellung der Rolle und der Herausforderungen von Hauptrotorgetrieben. Es werden typische Probleme und Ausfallursachen von MGBs erörtert, wie Verschleiß, Überhitzung, Schmiermittelversagen und Materialermüdung. Anschließend wird eine gründliche Untersuchung des EASA-Forschungsprojekts "Integrity Improvement of Rotorcraft Main Gear Box (MGB)" präsentiert, das nach mehreren schwerwiegenden Unfällen ins Leben gerufen wurde, um potenzielle Verbesserungen für die Sicherheit von MGBs zu erforschen. Ein wesentlicher Teil der Arbeit widmet sich der Analyse der Bauvorschriften CS-27 und CS-29 der EASA, die die Sicherheits- und Lufttüchtigkeitsanforderungen für die Zulassung von Hubschraubern festlegen. Diese regulatorische Perspektive bietet Einblicke in die Grenzen und Anforderungen, innerhalb derer technische Lösungen entwickelt werden müssen.Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse formuliert die Arbeit eine Reihe von Verbesserungsvorschlägen, die von der Optimierung der Getriebeauslegung über die Verwendung fortschrittlicher Schmierstoffe und Schmiersysteme bis hin zur Implementierung von Health and Usage Monitoring Systems (HUMS) reichen. Diese Vorschläge adressieren sowohl technische als auch operationelle Aspekte und basieren auf einer tiefgehenden Analyse der bestehenden Herausforderungen.Die Diplomarbeit schließt mit der Erkenntnis, dass durch die Kombination aus technologischen Innovationen, verbesserten Wartungspraktiken und der Anwendung fortschrittlicher Überwachungssysteme die Integrität von Hauptrotorgetrieben signifikant gesteigert und damit die Sicherheit von Hubschrauberflügen erhöht werden kann. Die vorgeschlagenen Maßnahmen bieten einen umfassenden Ansatz zur Minimierung der Risiken von MGB-Versagen und leisten damit einen wichtigen Beitrag zur allgemeinen Flugsicherheit.

This thesis investigates the improvement of the integrity of main rotor gearboxes (MGB) in helicopters, a critical aspect for flight safety. Given several incidents attributed to MGB failures, the work aims to identify and develop solution approaches to increase the reliability and safety of helicopter gearboxes through a detailed analysis of accident reports, current research projects, particularly one initiated by EASA, and applicable construction regulations.The work begins with an introduction to the significance and function of helicopters in various application areas, followed by a detailed presentation of the role and challenges of main rotor gearboxes. Typical problems and failure causes of MGBs such as wear, overheating, lubricant failure, and material fatigue are discussed. Subsequently, a thorough investigation of the EASA research project "Integrity Improvement of Rotorcraft Main Gear Box (MGB)" is presented, which was launched following several severe accidents to explore potential improvements for the safety of MGBs.A significant part of the thesis is devoted to analyzing the EASA construction regulations CS-27 and CS-29, which set the safety and airworthiness requirements for helicopter certification. This regulatory perspective provides insights into the limits and requirements within which technical solutions must be developed. Based on the findings, the work formulates a series of improvement suggestions ranging from optimizing the gearbox design to using advanced lubricants and lubrication systems, and implementing Health and Usage Monitoring Systems (HUMS). These suggestions address both technical and operational aspects and are based on a thorough analysis of existing challenges.The thesis concludes with the insight that through a combination of technological innovations, improved maintenance practices, and the application of advanced monitoring systems, the integrity of main rotor gearboxes can be significantly enhanced, thereby increasing the safety of helicopter flights. The proposed measures offer a comprehensive approach to minimizing the risks of MGB failure and thus make an important contribution to overall flight safety.