Durch den Verkauf einiger, unschuldiger Relais kam es in meinem Nachbarthread ja bereits zu heftigem Gedankenaustausch gemischt mit Fragen und verziert mit Mythen. Da mich dieses Thema (unfreiwillig) ueber lange Zeit beschaeftigt hat, hier ein paar technische Hintergruende die helfen, "Experten"-Aussagen in's rechte Licht zu ruecken und auch den ein oder anderen COPA-Guru zu hinterfragen. Von Cirrus-Servicecentern ganz zu schweigen.
Also ab hier nur noch fuer Cirrus-Interessierte; Hydraulik-Pumper, Handbremsen-Zieher und Fallschirm-Werfer mal kurz weghoeren ;-) Alles was hier folgt bezieht sich auf die Cirrus-Versionen SR20 Serials 1005 thru 2198, SR22 Serials 0002 thru 3881 und SR22T Serials 0001 thru 0388. Siehe angehaengtes SB. Wie sich die Klappentechnik danach weiterentwickelt hat, kann ich nicht sagen.
Der Klappenantrieb besteht aus einem schlichten Gleichstrommotor, drei Reed-Kontakten als Positionssensoren, dem Klappenschalter im Cockpit nebst Positions-LEDs, "den" Relais und einer magischen Steuerelektronik. Und das "magisch" meine ich ernst, denn ich hab nen ganzen Tag gebraucht um das schlichte Schaltbild bis in's Detail zu verstehen.
Fangen wir mit dem Motor an, und da sind wir auch schon beim Kern des Uebels. Ein Gleichstrommotor hat die unangenehme Eigenschaft waehrend des Betriebs (magnetische) Energie in seinen Windungen (aka Induktivitaeten) zu speichern. Und diese Energie ist umso groesser, je hoeher der Strom ist, der den Motor antreibt. Der Strom hanegt von der mech. Arbeit ab, die der Motor zu verrichten hat. Am Boden ist diese eher zu vernachlaessigen. Im Flug hat der Motor aber ganz schoen zu kaempfen, wenn wir bei 120KIAS die Klappen ausfahren. D.h. er zieht mehr Strom als auf dem "Rueckweg" oder wenn wir am Boden stehen.
Wird der Motor nun abgeschaltet (oder, noch schlimmer, die Laufrichtung geaendert) bricht das magnetische Feld in den Windungen zusammen (bzw. polt sich um) und induziert eine Spannung die wiederum an den nun geoeffneten Kontakten der Relais anliegt. Und erzeugt dort einen Lichtbogen. In jedem vernuenftigen Schaltungsdesign sieht man nun "Loeschkreise" oder "Snubber" vor, die diese Spannung limitieren und die induzierte Energie aufnehmen. Doch eben diese Snubber hat man bei Cirrus irgendwie vergessen ... und Relaiskontakte sehen dann gerne mal so aus wie auf dem angehaengten Bild.
Nun noch ein kurzer Blick in's Schaltbild. Die Abkuerzungen an den Anschluessen stehen fuer:
- PS: Position Sensor, die Reed Kontakte
- FS: Flap Switch, der Schalter im Cockpit
- IND: Indicator, die LEDs neben dem Schalter
Was leicht zu erkennen ist: die Position Switches schalten direkt die LEDs. Und die Relais-Ausgaenge haben keine Freilaufdioden. D.h. die Relais, muessen die Dioden unbedingt eingebaut haben, sonst zerschiesst es ueber kurz oder lang die Transistoren.
Ansonsten ist die Schaltung ein absolutes Meisterwerk minimalistischer Designkunst der 70er/80er. Wie gesagt, ich hab lange gebraucht um die Statemachine zu verstehen, die sich hinter dem TTL-Grab verbirgt. Aber Hut ab. Heutige Generation-Z Designer wuerden fuer die gleiche Fragestellung mind. einen 32Bit-Prozessor nebst Highspeed-FPGA einsetzen ... Angeblich ist dies eine Schaltung, die man von Beechcraft uebernommen hat. Und die haben ja schon Elektrotechnik fuer Apollo 13 geliefert ;-)
Nachdem ich die Details durchdrungen hatte, hab ich mittels Originalelektronik und Tyco-Relais ein Modell gebaut, um dort Fehler der Positionssensoren zu simulieren. Erst mit diesem Modell konte ich dann den ein oder anderen Experten davon ueberzeugen, dass das Problem, das wir mit unserer SR20 hatten, doch tatsaechlich an einem defekten Sensor hing. Denn wenn der 50%-Sensor "wackelt", wird es brandgefaehrlich. Da fahren dann z.B. im Landeanflug, oder noch schlimmer, beim Start, die Klappen ein. Wollte mir vorher niemand glauben, dass das was mit den Sensoren zu tun hat. Immer wieder hies es: "Tauscht die Relais aus". Ich erinnere mich an ein COPA-Treffen, da wollten mir honorigste Experten erklaeren, dass das alles nur die Relais sein koennen ...
Take Aways:
- Klappen NIEMALS in die Gegenrichtung schalten, wenn sie gerade gefahren werden
- dagegen ist das "Weiterschalten", z.B. 100% - 50% - 0%, bzw. umgekehrt, voellig ungefaehrlich
- der mehr oder minder schnelle Abbrand der Relais-Kontakte ist unaufhaltsam. Wenn der Motor stoppt, dann funkt's eben
- das SB2x-27-17 ist die ultimative Abhilfe, was Cirrus 2013 erkannt hat. Wir haben seit 5 Jahren kein Relais mehr gewechselt
- wenn die Klappen sich selbstaendig (also ohne, dass geschaltet wurde) aus der 50%-Position herausbewegen, unbedingt an den entsprechenden Sensor denken
