Lusweerstandstest op vliegtuigen voor bliksemveiligheid

Een lusweerstandstest (loop resistance test) wordt uitgevoerd tijdens de productie of het onderhoud van een vliegtuig om te controleren of het veilig is in het geval van een blikseminslag.

Waarom zijn lusweerstandstesten nodig?

Vliegtuigen worden gemiddeld één keer per jaar door bliksem getroffen, volgens gegevens van de Amerikaanse Federal Aviation Administration (FAA). Dat is verrassend vaak, nietwaar? Het komt veel vaker voor dan de meeste mensen denken.

Het goede nieuws is dat standaard vliegtuigen zijn ontworpen om blikseminslagen te weerstaan. Een pad met lage weerstand is in het ontwerp geïntegreerd, waardoor de bliksemstroom van het inslagpunt naar een uittredepunt kan vloeien, vaak de staart of een vleugeltip, en daar veilig het toestel kan verlaten.

Het principe achter dit ontwerp is vrij eenvoudig. Maar een enkele verbinding met een hoge weerstand kan de route van de bliksemstroom verstoren, wat mogelijk catastrofale gevolgen heeft.

Wat kan er misgaan bij een verbinding met hoge weerstand?

Een correcte elektrische verbinding is cruciaal om de veiligheid van vliegtuigen en passagiers te garanderen. Zoals eerder vermeld, is slechts één verbinding met een hoge weerstand voldoende om een bliksembeveiligingscircuit onbruikbaar te maken.

Erger nog, een verbinding met hoge weerstand wordt het brandpunt van wel 200 kA aan bliksemstroom die een uitweg zoekt, wat kan leiden tot een gevaarlijke situatie.

Verbindingen met hoge weerstand kunnen om verschillende redenen ontstaan, waaronder:

• Verontreiniging van oppervlakken
• Onjuist voorbereide verbindingsoppervlakken
• Ontbrekende onderdelen
• Defecte materialen
• Losse krimpverbindingen
• Losse ringklemmen
• Verbindingsstroppen met een verkeerde specificatie

Vliegtuigen zijn complexe mechanische en elektrische constructies met duizenden verbindingspunten en aardingscircuits die moeten worden getest om een pad met lage weerstand te waarborgen. Een lusweerstandstest is daarom essentieel, maar kan tijdrovend en complex zijn.

Wat wordt getest tijdens een lusweerstandstest?

De verschillende elementen die samen een pad met lage weerstand bieden voor de bliksemstroom worden een verbindingscircuit genoemd. Deze elementen bestaan uit vliegtuigconstructiedelen, behuizingen van apparatuur, kabelafschermingen, leidingsystemen en verbindingen.

De complexiteit van deze elementen maakt de effectiviteit van de testmethoden en de validatie van de testresultaten des te belangrijker.

Wat is de beste methode voor het testen van verbindingen en lusweerstand?

Eenvoudige elektrische verbindingen tussen twee afzonderlijke elementen zijn relatief eenvoudig te testen. Door gebruik te maken van het Kelvin-meetprincipe, laten bondmeters een stroom tussen de twee elementen vloeien, meten zij de spanningsval over de verbinding en rapporteren zij de weerstand.

Is het Kelvin-meetprincipe geschikt voor alle circuits?

Deze methode is niet geschikt voor het testen van circuits met parallelle paden. Toch worden bondmeters vaak, en onterecht, in dergelijke situaties gebruikt.

Waarom dit zo is, wordt duidelijk in onderstaand voorbeeld (figuur 1). Twee delen van een vliegtuigstructuur zijn verbonden door een reeks verbindingsstrippen; een van de verbindingspunten is echter slecht gemonteerd en vormt een open circuit.

Wanneer deze montage wordt getest met de eerder beschreven bondmeter, laten de parallelle weerstandspaden de stroom tussen de meetprobes van de meter vloeien. De spanningsval wordt gemeten, maar deze spanningsval vindt plaats over de parallelle verbindingsstroppen. Je meet dan de vervangingsweerstand van alle parallelle paden samen, en die is lager dan die van elk pad afzonderlijk, wat ertoe kan leiden dat de test per ongeluk een goedkeuring registreert, terwijl deze eigenlijk had moeten falen.

Bij een echte blikseminslag, waarbij een stroom van maximaal 200 kA door dit systeem vloeit, moeten de overige verbindingen de volledige stroom voeren en kan de slechte verbinding gaan vonken. Dat heeft waarschijnlijk grote veiligheidsgevolgen.

Soorten tools voor lusweerstandstesten

De meest effectieve methode voor het testen van lusweerstand is met een speciaal ontworpen tool, zoals de ‘LRT’ of de gereedschappen van MK Test Systems.

Deze tools gebruiken allemaal dezelfde techniek: een stroom wordt via klemmen (of ‘couplers’) in de lus geïnjecteerd. Vervolgens wordt de stroom gemeten terwijl deze door de lus vloeit. De spanning die nodig is om de stroom te laten vloeien wordt gemonitord, en de impedantie van de lus wordt berekend.

Door fasecorrectie toe te passen, wordt het resistieve element geïsoleerd en kan de weerstand van elke individuele lus worden gerapporteerd.

In het hierboven getoonde voorbeeld (figuur 2) zou het lus-testsysteem de lus rapporteren als een open circuit, waardoor engineers het probleem kunnen opsporen en corrigeren.

Verschillende eisen van OEM’s bij lusweerstandstesten

Originele fabrikanten (OEM’s) hebben verschillende eisen als het gaat om lusweerstandstesten. Onderhoudsoperators dienen altijd het Aircraft Maintenance Manual (AMM) te raadplegen om ervoor te zorgen dat de juiste tool en methode worden gebruikt.

Meer weten?

IONIO levert de bond- en looptesters van MK Test Systems, geschikt voor diverse toepassingen:

ExLRT

De ExLRT is de intrinsiek veilige lusweerstandstester van MK Test Systems, speciaal ontworpen voor gebruik in MRO-omgevingen (Maintenance, Repair, Overhaul). Volgens MK Test is deze tester 82% lichter dan de standaard LRT in de industrie en wordt genoemd in onderhoudshandleidingen van Boeing als een goedgekeurde tool.
Bezoek de ExLRT productpagina hier.

BLRT

De BLRT is een volledig automatische bond-, lus- en verbindingsweerstandstester met ingebouwde operatorinstructies. Deze tool versnelt het testproces door snel fouten te diagnosticeren en uploadt de testresultaten automatisch naar productiesystemen zodra alle controles zijn voltooid. De BLRT meet op 200 Hz en is niet intrinsiek veilig, dus alleen voor onbetankte toestellen. Hij is alleen nog als gereviseerd toestel leverbaar; voor Boeing is de ExLRT het goedgekeurde toestel.
Bezoek de BLRT productpagina hier.

BLTU4

De BLTU4 meet op 1 kHz en is geschikt voor Airbus, Bombardier en COMAC (opgenomen in het AMM van de ARJ21). Dit is een automatische, draagbare bond- en lusweerstandstester met operatorbegeleiding. De BLTU4 voert automatische tests uit op aardingspunten van vliegtuigen en andere grote structuren en registreert de testgegevens voor volledige traceerbaarheid. De BLTU4 is niet intrinsiek veilig en alleen bedoeld voor niet-explosieve omgevingen.
Bezoek de BLTU4 productpagina hier.

Welk model past bij jouw toestel?

Wil je weten welke tester bij jouw vliegtuigtype past,  of heb je vragen en ben je op zoek naar meer informatie? Neem gerust contact met ons op!

Lees ook: 4-draads micro-ohm meten.

Meer over de ExLRT lees je op de productpagina van de ExLRT lusweerstandstester.