Bases de Movimiento para Simuladores de Vuelo: Hidráulico vs Eléctrico – Hoja de Comparación Completa

Los sistemas de movimiento eléctrico han estado en operación durante aproximadamente diez a quince años. Durante ese tiempo, varios han sido reemplazados por sistemas hidráulicos para muchas aplicaciones de soporte de peso muerto. El número y tipo de componentes en diseños de actuadores eléctricos es una preocupación importante. Los diseños primarios actuales usan mecanismos de tornillo de avance, tornillo de bolas o tornillo de rodillos. Todos estos utilizan una multitud de componentes para efectuar el movimiento rotatorio a lineal. Combinaciones de múltiples rodillos planetarios, un generoso número de bolas de rodillos y tornillos de avance desgastados comprenden las características de diseño para los diversos mecanismos. Todos estos necesitan cantidades adecuadas y típicamente generosas de lubricación. Además, a altas velocidades, los diseños de tornillo de rodillos y tornillo de bolas resultan en ruido significativo emanando de la cantidad de partes móviles cargadas, a menos que se tomen medidas significativas para amortiguar el ruido inherente. El desgaste de componentes es una preocupación mayor. La combinación de múltiples partes mecánicas pequeñas y fuertemente cargadas es una receta para contacto metal-metal y desgaste. Estos diseños, aunque ingeniosos, no son "simples" en su enfoque para convertir movimiento rotatorio en traducción lineal.

Instalación

Los sistemas eléctricos requieren altos voltajes que se lleven a los actuadores del sistema de plataforma de movimiento, dentro del espacio de personal. Se necesitan precauciones especiales para asegurar que tales sistemas sean seguros y cumplan con requisitos nacionales y de código. Los sistemas hidráulicos, sin embargo, solo requieren que el servicio de alto voltaje se lleve a la ubicación remota de la HPU solamente. Es común que la HPU hidráulica se ubique en una ubicación remota bajo control estricto. Por lo tanto, solo se requieren voltajes de control bajos en la plataforma de movimiento directamente.

Los sistemas hidráulicos requieren mangueras presurizadas que corran a cada uno de los actuadores bajo control de servoválvula. Típicamente se usan presiones de sistema entre 1000 psig y 1500 psig. Estas presiones son manejadas fácil y seguramente por mangueras de trenza de dos alambres comúnmente calificadas para presiones en exceso de 3000 psi. Las fugas son virtualmente cosa del pasado con configuraciones modernas de accesorios SAE O-ring, JIC y otros. De manera similar, los aceites hidráulicos pueden reemplazarse con aceites minerales "de grado alimenticio" en situaciones donde se requiera. La representación de los modernos sistemas hidráulicos de alto rendimiento como comparables a los usados en equipos comerciales e industriales es engañosa. Los sistemas hidráulicos modernos no tienen los problemas de fugas y ruptura asociados con equipos de implementos de bajo costo.

Simplicidad / Complejidad

Los sistemas hidráulicos son bastante simples: actuadores, servoválvulas, controlador y computadora. Los actuadores hidráulicos están diseñados para absorber la energía total del sistema, en caso de condiciones de "peor caso" de desbocamiento. Esto se logra mediante el uso de amortiguadores incorporados en cualquiera de los extremos de la carrera del actuador. Esta característica de diseño de cilindro muy simple está integrada en el cilindro para proteger contra todos los fallos de control, eléctricos e hidráulicos. Esencialmente, cuando ocurre cualquier condición de fallo, es decir; computadora, controlador, eléctrico, servoválvula e incluso error del operador, resulta en fallo; los amortiguadores integrados en los cilindros protegerán tanto la plataforma de movimiento como la carga útil del daño.

Los sistemas eléctricos, por otro lado, típicamente dependen de una combinación de "interruptores" y lógica de control para proteger el sistema. Muchos sistemas eléctricos dependen de un sistema de "frenado" para detener violentamente el movimiento. Aunque estos pueden ser efectivos en su implementación, la programación y complejidad adicional resulta en un costo instalado mucho mayor y potencial para fallo del sistema que puede resultar en daño a la plataforma de movimiento o carga útil. Debe notarse que si todos estos sistemas de respaldo eléctricos fallan, el actuador simplemente se estrellará contra uno de los topes duros con bloqueo instantáneo del actuador. Esto es típicamente un atasco por enlace que requiere medios mecánicos para desbloquear a menos que se agreguen sistemas y equipos más complicados para limitar la desaceleración a límites razonables.

Mantenimiento

Los sistemas hidráulicos típicamente requieren mantenimiento aproximadamente cada 1000 horas de operación. Esto usualmente se reduce a verificar el filtro de la HPU, lubricación (dependiendo del fabricante) y limpieza general y verificación de respuestas de rendimiento. Estas comprobaciones de sistema "de baja tecnología" son bastante fáciles de mantener con técnicas y personal de mantenimiento estándar. Tales sistemas han estado en operación por muchos años con mantenimiento mínimo.

Los sistemas eléctricos, por otro lado, típicamente requieren lubricación aproximadamente cada 80 horas de operación, junto con verificación de cableado de energía y una multitud de interruptores de límite, verificación de lógica de control y comprobaciones operacionales de encoder/resolver. Su fiabilidad se basa en el funcionamiento adecuado de una combinación de componentes dispuestos en un arreglo "en serie". Cualquiera de los componentes monitoreados resultará en que el sistema se detenga, aumentando así el tiempo de inactividad y su gasto asociado.

Ruido Operativo

Los actuadores hidráulicos utilizados en el espacio del equipo son extremadamente silenciosos con niveles de sonido por debajo de 50 dBA. De importancia significativa es el tema del ruido del sistema hidráulico asociado con la HPU. Esto se aborda típicamente ubicándola remotamente de la plataforma de movimiento. Esto es ventajoso por dos razones principales: Ruido reducido, y rechazo de calor controlado y reducido.

Los sistemas de plataforma de movimiento eléctricos pueden ser ruidosos debido a las muchas partes móviles pequeñas en los actuadores como resultado de su diseño particular. Hay un significativo sonido de "arrastre" que es muy distinto y puede o no interferir con el contenido programado en la cubierta móvil. Esto puede ser de particular preocupación en aplicaciones de "simulación de vuelo".

Por J.F. Samicola y G.P. Kokalis