大手航空会社がピッカリングを燃料制御システムHILテストステーションの配線ハーネスに選択

 

131の信号を収容し、2kmを超える配線を持つこの複雑な配線ハーネスは、ハードウェアインザループテストシステムの精度を向上させ、新しいテストに対応しました。

 

 

現代のジェットエンジン航空機には、少なくとも1つの燃料制御システムが搭載されており、パイロットの指示や飛行条件の変化に応じて、エンジンの燃焼室に正確な量の燃料を供給する役割を担っています。

システムはエンジンの推力を自動的に調整し、常に最適な性能、効率、安全性を確保します。また、コンプレッサーストール、火炎消失、安全限界を超える温度などの危険な状態を防ぎます。

驚くことではありませんが、燃料制御システムは安全上重要であり、その性能が時間とともに劣化していないことを確認するために定期的にテストする必要があります。ただし、テストは簡単ではなく、システムにさまざまな入力を与え、その多くの出力を監視する必要があります。

 

テスト

燃料制御システムのテストを定期的に行っている企業の一つは、MROサービスも提供しているヨーロッパに拠点を置く大手航空会社です。彼らはハードウェア・イン・ザ・ループ（HIL）テストシステム／ステーションを持っています。それはコンピュータ制御されており、燃料噴射装置、アクチュエータ、センサー（すなわち航空機上で燃料制御システムが接続されるすべて）に加え、さまざまなテストおよび計測（T&M）装置を含んでいます。HILシステムには、必要なすべての接続を行うために必要な複雑な四部分構成の配線ハーネスも備わっています。

2024年末、航空会社は測定データの正確性を向上させる必要があると判断し、大幅に改良された配線ハーネスが必要になると考えました。具体的には、元のハーネスには接地およびシールドの問題がありました。これにより、制御ソレノイドの位置を読み取る際に信号のクロストークによる5％の誤差が生じていました。ハーネス再設計の主な目的は、クロストークを排除し、それに伴う誤差もなくすことでした。

他の目的には、特定の試験で「4線式」測定技術に切り替えることによる測定精度の向上、絶縁抵抗試験に使用される電圧の増加（50Vから500Vへの対応）、および全体の試験システムが自己校正できるようにすることが含まれていました。

その航空会社は高品質な代替品を求めて私たちに依頼しました。私たちはカスタムケーブルアセンブリと接続ソリューションを専門としています。

 

設計

2024年第4四半期と2025年第1四半期の間、当社のケーブル専門家は航空会社のエンジニア（HILテストシステムを担当）と密接に協力し、いくつかの新しい接続を反映するために元の回路図を修正しました。これには、カスタムケーブルの作成におけるリソース削減と協力の促進を支援する当社のケーブル設計ツール（CDT）を使用しました。

これはウェブベースのツールで、ユーザーがツール内蔵の標準ケーブルセットのライブラリを使用するか、ゼロから作成することで、カスタムケーブルアセンブリをグラフィカルに設計できるものです。このツールは直感的で、複雑な設計でありながら以前にCDTの経験がほとんどまたは全くないにもかかわらず、航空会社のエンジニアはほとんどのハーネスを自分で設計することができました。

設計段階において、回路図から一度で正しい物理的構築に進めるために必要なことに非常に精通している当社のケーブル専門家は、航空会社のエンジニアにいくつかの重要な意思決定について助言しました。それには、電流容量要件に基づくワイヤーゲージの選定、HILシステムのテストカードに適したバックシェルの推奨、正しい曲げ半径を維持するための経路長の調整、識別のための信号名のケーブルへの印刷による明確化、代替部品の特定（リードタイムをできるだけ短縮するため）、およびループバック実装方法の改善が含まれます。図1は、航空会社のエンジニアの設計のレンダリングを示しています。

 

図1 – 上はCDTでのハーネスのレンダリング。仕様：対応信号131、Dタイプコネクタ28個（37ピンと50ピンの混在）、160ピンコネクタ4個（DIN41612）、500ピンSEARAYコネクタ2個、バナナジャック4個

航空会社の上級エンジニアがコメントした,

ピッカリングのケーブル専門家、当社のエンジニアとの緊密な協力、そして情報交換の手段および共有リソースとしてピッカリングのケーブル設計ツールを使用したおかげで、私たちはすぐに設計を完成させることができました。

 

製造と試験

3月中旬、航空会社のデザイナーたちは自分たちのデザインに承認を与え、組み立てを開始するための注文が出されました（図2参照）。しかし、作業が始まる直前に、我々の専門家の一人が設計上の誤り［もしくはむしろ一部の部品の仕様ミス］を発見したことは注目に値します。この誤りが発見されなかった場合、注文がそのまま進んでいたなら、修正に長い時間と多くのコストがかかっていたでしょう。

ハーネス製造における重要なツールは、当社のケーブルビルドアシスタントでした。これは、CDTで作成された設計から信号配線データを自動的に取得し、組立担当者にどのワイヤをどのピンに接続するか、そしてどのワイヤ種類/ゲージを使用するかを正確に示しました。

シニアデザイナーが付け加えた、

ケーブルビルドアシスタントの素晴らしい点は、ピカリングに私たちの回路図の解釈方法を説明する必要がなかったことです。ワイヤーの種類やゲージに関するすべての詳細は設計ツールの中にありました。

図2 – 組立は承認済みの設計に従い、すべての配線には対応する識別番号がタグ付けされていました（回路図に示されている通り）。

ケーブルに関しては、ほとんどの経路が二重シールドされています。すなわち、シールド層が二重になっています。通常、これは個々のワイヤをホイルでシールドし、2心ケーブルの場合はワイヤペアの周りに、3心ケーブルの場合は3本のグループの周りに編組シールドを追加することを含みます。この方法はEMIに対する保護を強化し、運ばれる信号の感度が高いことから、航空会社の技術者によって選ばれました。

4種類の異なるワイヤーゲージが使用されました：最大2Aの回路には20 AWG、1A回路には22 AWG、0.5A回路には24 AWGを使用しました。特定の電流容量を必要としないその他の接続には、24または26 AWGを使用しました。合計で、2km以上のワイヤーが使用されました。

製造後、ハーネスは私たちの厳しい試験手順にかけられました。手順の順序は次のとおりです：

低電圧（4V、1mAから1A）テスト：

• ショート、接触不良、配線ミスの連続性チェック。
• 4線式パス抵抗チェック（0.001～10Ω ±2% ±0.001Ω）。
• 高電圧（100V～2kV DC）試験：絶縁抵抗（5MΩ～1GΩ ±10%）。
• 耐電圧試験。

 

結果

新しいハーネスは7月初旬に納品され、航空会社のエンジニアたちはHILテストシステムの性能がすぐに向上するのを確認しました。期待通り、シールドの改良と場合によって4線式測定への切り替えにより、テストの精度は大幅に向上しました。

この複雑なハーネスにしてはプロジェクト全体は比較的迅速に完了し、発生したわずかな遅延は特定のワイヤー種類の長いリードタイムによるものでした。前述の通り、航空会社やピッカリングの管理外ではありましたが、リードタイムをできるだけ短縮するために代替品は早い段階で選定されていました。

ケーブル設計ツールとケーブル作成アシスタントの使用、および航空会社のエンジニアと当社のケーブル専門家との密接な協力が、プロジェクトの成功に大いに貢献しました。

「人々、スキルセット、そしてツール、すべてが本当にうまくかみ合った」とシニアデザイナーは結論づけた。「これにより、燃料制御システムと私たちのHILテストシステムの間に接続した瞬間に動作する、高品質な131信号、4部構成の配線ハーネスを受け取ることができた。」

新しいハーネスが設計され製造される速度に感銘を受けた航空会社は、その後、他の2つのHILテストシステムの配線ハーネスをアップグレードすることに関心を示しています。

 

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