Saab hebt das Testen des weltweit kosteneffizientesten Kampfflugzeugs in neue Höhen

Anders Tunströmer, SAAB Aeronautics

"Ohne das SLSC wären wahrscheinlich Tausende von Mannstunden und etliche tausend Euro an Materialkosten angefallen, um das System selbst zu entwickeln. . . . "

- Anders Tunströmer, SAAB Aeronautics

Die Aufgabe:

Saab musste eine COTS-Lösung (Commercial off-the-Shelf) finden, um damit das benutzerdefinierte System zu ersetzen, das bislang als Schnittstelle zu LRUs (Line-Replaceable Units) in Simulatoren von Saab Aeronautics diente.

Die Lösung:

Indem Saab das SLSC-System (Switch Load and Signal Conditioning) von NI einsetzte, anstatt ein benutzerdefiniertes System als Schnittstelle zu den CompactRIO- und PXI-basierten Systemen zu entwickeln, konnten Kosten reduziert und maximale Flexibilität sichergestellt werden.

 

Einführung

Saab beliefert den globalen Markt mit führenden Produkten, Dienstleistungen und Lösungen für Industrien wie das Verteidigungswesen und den Zivilschutz. Wir sind stolz darauf, das weltweit kosteneffizienteste Hightech-Unternehmen für Verteidigungs- und Sicherheitssysteme zu sein. Für die in Linköping, Schweden ansässige Aeronautics-Sparte ist das Gripen-Kampfflugzeug ein Schlüsselprodukt. Beim Gripen handelt es sich um ein einzigartiges Kampfflugzeugkonzept, das ausgezeichnete Leistungsfähigkeit, hochentwickelte Technologien, Industriepartnerschaften und Kosteneffizienz in einem intelligenten Mehrzweck-Kampfflugzeugsystem vereint.

 

Derzeit wird an der Erweiterung der Gripen-Familie, dem Gripen E, gearbeitet. Das Flugzeug wird über die neueste Bordelektronik, optimierte Radarsysteme und modernere Kommunikationssysteme zum Informationsaustausch zwischen Kampfflugzeugen verfügen.

 

Die HIL-Anwendung

Für die Entwicklung der Kampfflugzeuge werden Simulatoren und Prüfstände für die HIL-Systeme (Hardware in the Loop) von Saab erstellt, sodass verschiedene LRUs (Line-Replaceable Units) des Gripen getestet werden können. Zu diesen LRUs gehören Flugsteuerungssysteme, taktische Systeme, Sensoren und weitere Bordelektronik. Bei den komplexesten Tests müssen bis zu 40 vernetzte LRUs gleichzeitig getestet werden. Bei der Suche nach einem geeigneten COTS-Produkt, das sich als I/O-System in den HIL-Systemen verwenden ließ, fiel die Wahl auf die NI-Plattformen PXI und CompactRIO. Beide bieten einen modularen Aufbau und lassen sich leicht erweitern. Das ist ein Vorteil für unsere Systeme, die oft viele unterschiedliche Signaltypen umfassen. Das HIL-System wurde auf Grundlage mehrerer CompactRIO-Systeme erstellt und mit LabVIEW gesteuert. Bei Bedarf lässt es sich leicht um weitere CompactRIO-Hardware ergänzen.

 

Mit einem HIL-System kann geprüft werden, ob die LRUs wie erwartet arbeiten, indem die reale Ausführungsumgebung simuliert wird. So lassen sich zahlreiche LRU-Tests durchführen, ohne extra ein Kampfflugzeug in die Luft schicken zu müssen, was kostspielig und möglicherweise gefährlich wäre. Mit CompactRIO werden im HIL-System Signale für die LRU simuliert und die Ausgaben der Einheit erfasst.

 

 

Switching, Loads and Signal Conditioning

Durch benutzerdefinierte Signalaufbereitung und Funktionen zwischen CompactRIO und der LRU sollte das System speziell an unsere Anwendung angepasst werden. Da nicht sofort eine COTS-Lösung für die benutzerdefinierte Signalaufbereitung gefunden werden konnte, die auch das Schalten und Anlegen von Lasten bot, wurde ein internes Entwicklungsprojekt für die Integration der NI-Hardware in die Simulatoren gestartet.



Im Rahmen des Projekts gaben NI-Mitarbeiter einen Überblick über das SLSC-System (Switch Load and Signal Conditioning). Die SLSC-Lösung ergänzt PXI- und CompactRIO-Messhardware um Hochleistungsrelais für das Schalten von Signalen, Stromlasten und zusätzliche Funktionen für die Inline-Signalaufbereitung. Das System besteht aus einem Chassis mit integrierter aktiver Kühlung, das bis zu zwölf Module für Anwendungen wie HIL-Tests aufnehmen kann.

 

 

Das SLSC-System sah vielversprechend aus und glich dem intern entwickelten. Zudem wurde das Erstellen des Systems damit einfacher, da NI bereits ein bevorzugter Lieferant von Saab ist. Da das Ecosystem bzw. die Rahmenbedingungen für Schalter, Lasten und Signalaufbereitung für HIL-Anwendungen bereits von der NI-Plattform festgelegt werden, mussten wir diese nicht selbst definieren, wodurch die Kosten geringer gehalten wurden. Die Entwicklung des internen Systems wurde ausgesetzt, da ab jetzt das COTS-basierte SLSC-System an den Start ging.

 

Das System bietet verschiedene Möglichkeiten: Es können diverse SLSC-Module von Drittanbietern genutzt, eigene Module erstellt oder Module durch Drittanbieter anhand eines umfassenden Development Kit mit Hard- und Software sowie Entwurfsspezifikationen von NI entwickelt werden. Diese Alternativen passen gut zu unseren Anforderungen und werden auch allesamt genutzt. Eigene Module werden zusammen mit Syncore Technologies AB, einem lokalen Entwickler, erstellt. Da das Unternehmen ebenfalls in Linköping angesiedelt ist, ist eine schnellere Modulentwicklung möglich.

 

Das geistige Eigentum (IP) einiger der bereits vorhandenen Designs ließ sich dank des SLSC MDK und der Entwicklungsrichtlinien ganz einfach wiederverwenden. Zusammen mit NI wurden die Anforderungen umrissen. Für die Modulentwicklung waren Bereichsexperten für die Luft- und Raumfahrt sowie die NI Alliance Partner Bloomy Controls und SET GmbH wertvolle Partner.

 

 

Vorteile von SLSC

Mit dem SLSC-System ist es möglich, den Fokus auf die Entwicklung benutzerdefinierter Schaltkreise anhand der von NI im SLSC-Standard festgelegen Rahmenbedingungen zu legen. Dadurch werden sowohl Zeit als auch Entwicklungsressourcen gespart. Ohne das SLSC wären wahrscheinlich Tausende von Mannstunden und etliche tausend Euro an Materialkosten angefallen, um das System selbst zu entwickeln. Für das Erstellen eines benutzerdefinierten Signalaufbereitungssystems hätten u. a. Kühlung, Formfaktor und Anschlüsse berücksichtigt werden müssen.

 

Mit einem COTS-Produkt lassen sich die Entwicklungs- und Wartungskosten eindämmen und damit Saabs Initiative zur Kostenreduktion unterstützen. Mit dem Einsatz des SLSC-Systems können wir uns zudem auf die Erstellung von HIL-Prüfsystemen und -Prüfständen konzentrieren, anstatt auf die Entwicklung anspruchsvoller Hardware.

 

 

Pläne für die Zukunft

Planungen für die Integration von SLSC in einen der Simulatoren bei Saab laufen bereits. Obwohl es sich um ein großes und neuartiges Projekt handelt, das zahlreiche Herausforderungen mit sich bringt, machen wir gute Fortschritte. Da durch den Einsatz eines COTS-Systems von NI Einsparungen erzielt wurden, soll CompactRIO- und SLSC-Hardware schon bald in einer Reihe neuer Simulatoren verwendet werden, um innovative Funktionen für Gripen-Kampfflugzeuge innerhalb kurzer Zeit kostengünstiger zu testen.

 

Der Gripen E hob vor Kurzem für seinen Jungfernflug über Südschweden ab. Es war ein großer Erfolg und ein weiterer wichtiger Meilenstein in Saabs Luftfahrtgeschichte. Nun werden die LRU-Systeme des Gripen E mit dem SLSC-basierten Simulator weiterentwickelt, damit das erste Flugzeug in den kommenden Jahren ausgeliefert werden kann.

 

Informationen zum Autor:

Anders Tunströmer
SAAB Aeronautics
Bröderna Ugglas Gata, Linköping, Sweden
Tel: +46 734 18 52 48
anders.tunstromer@saabgroup.com

Abb. 1: SLSC-System bei Saab
Abb. 2: Schaubild zum LRU-Prüfsystem von Saab
Abb. 3: Das von Saab verwendete VDT/Resolver Simulation Module mit acht Kanälen von Bloomy Controls
Abb. 4: Das von Saab verwendete VDT Demodulator Module Syncore S131 mit acht Kanälen
Abb. 5: Das Kampfflugzeug Gripen E (Copyright Saab AB)