Sammeln Flugzeugkonstrukteure echte Daten, um ihre Konstruktionsdaten (CFD, Windkanal) zu bestätigen?
- Welche Werkzeuge und Techniken werden verwendet, um einen Realdatentest zu erhalten, um die Werte zu bestätigen, die durch CFD-Berechnungen (Computational Fluid Dynamics) und Windkanaltests erhalten werden?
- Ist dieses Standardverfahren für alle Flugzeuge vor Produktionsbeginn?
Antworten
Nahezu jeder Flugzeugprototyp der Transportkategorie wird als wesentlicher Bestandteil des Entwicklungs- und Zertifizierungsprozesses mit einer komplexen Testausrüstung ausgestattet. Alle Testgeräte werden orange lackiert, um sie von normalen Bordsystemen zu unterscheiden. Je größer das Flugzeug, desto schicker die Testsuite.
Die Hauptkomponente zur Messung aerodynamischer Daten ist der an der Nase oder am Flügel installierte Test Boom oder Air Data Boom, der aerodynamische Sensoren in relativ ungestörter Luft (sozusagen vor der Bugwelle) vor dem Körper platziert. Der Ausleger wird etwa 10 bis 15 Fuß lang sein und sowohl statische als auch Pitot-Drucksensoren sowie Flügel zur Messung der Luftströmungsrichtung aufweisen. Die neuesten Ausleger heißen "Smart Booms" und beseitigen die physischen AOA-Flügel und berechnen die Luftströmungsrichtung aus der Druckverteilung um die Spitze des Auslegers aus einer bestimmten Luftströmungsrichtung.
Der Ausleger liefert Daten des ungestörten Luftstroms, die mit den Daten der normalen Pitot- / Statik- / AOA-Sensoren des Flugzeugs verglichen werden können. Unter anderem werden diese Daten verwendet, um Korrektur- oder Kalibrierungstabellen zu erstellen, mit denen die Computer von Air Data Computers und Stall Protection System Fehler korrigieren, die durch Änderungen des Durchflusses in der Nähe des Körpers verursacht werden, in dem sich der normale Sensor befindet. Die kalibrierte Fluggeschwindigkeit, die beispielsweise auf einer primären Fluganzeige angezeigt wird, wird aus Kalibrierungstabellen abgeleitet, die mit dem Testflugzeug auf der Grundlage von Testausleger- und Pitot- / statischen Systemdaten erstellt wurden.
Tufting wird üblicherweise für bestimmte Bereiche verwendet, in denen das Luftströmungsverhalten in Echtzeit beobachtet werden muss, wobei Kameras installiert sind, um die Ergebnisse aufzuzeichnen. Dies ist häufig der Fall, wenn das tatsächliche Verhalten während des Testens vom vorhergesagten Verhalten der Analyse oder des Windkanals abweicht.
Die Testsuite wird viele andere Geräte enthalten, so ziemlich alles, was die verschiedenen Systemtechnikgruppen messen müssen, um ihre Entwürfe zu validieren. Wägezellen oder Dehnungsmessstreifen zur Messung von Struktureffekten, Durchflusssensoren zur Messung der Leistung von Hydraulik- oder Pneumatiksystemen, Temperatursensoren, Beschleunigungsmesser zur Messung von Vibrationen usw. Die Test-Klimaanlage besteht aus einem Labyrinth spezieller Verkabelungsläufe in speziellen orange lackierten Kabelrinnen überall hingehen.
Die Test-Klimaanlage verfügt auch über ein variables Gewichtsverteilungssystem (eine Reihe von Tanks mit einer Glykolmischung, die nach und nach gepumpt werden kann, um das C von G zu variieren), damit der Schwerpunkt nach Bedarf verschoben werden kann .
All dies wird von einer Reihe von Computerkonsolen an Bord verwaltet und aufgezeichnet, die von Flugtestingenieuren besetzt sind und von Telemetriegeräten zu Boden geschickt werden.
Es kann mehr als ein Testflugzeug für den Zertifizierungsprozess geben, und es können zweite und sogar dritte Testeinheiten verwendet werden, aber sie verfügen normalerweise nicht über eine so umfangreiche Testsuite und sind näher an der Produktionskonfiguration als diese Flugzeuge für die endgültigen Zertifizierungstestflüge. Testflugzeuge des ersten Prototyps werden normalerweise nicht auf die Produktionskonfiguration umkonfiguriert und verkauft (sie werden normalerweise für spätere Entwicklungsarbeiten nach dem Zertifikat eingeschaltet), zweite und dritte Testklimaanlagen jedoch manchmal, da sie sich bereits in der Nähe der Produktionskonfiguration befinden , braucht wenig Modifikation.
Welche Werkzeuge und Techniken werden verwendet, um einen Realdatentest zu erhalten, um die Werte zu bestätigen, die durch CFD-Berechnungen (Computational Fluid Dynamics) und Windkanaltests erhalten werden?
Während der Entwicklung bestätigen Windkanäle und Modelltests die Gültigkeit der CFD-Ergebnisse.
Normalerweise wird ein Prototyp für Stresstests mit speziellen Rigs verwendet, die Fluglasten simulieren . Diese Tests decken die gesamte Lebensdauer des Flugzeugs ab, gemessen in Flugstunden, und beschleunigen die Alterung durch Verwendung höherer als üblicher Lasten.
Sobald Sie einen Flugartikel haben, wird das Testfliegen zur Validierung des Designs verwendet. Ein neues Design wird zuerst von einem zertifizierten Testpiloten geflogen und normalerweise mit Telemetrie instrumentiert, damit Ingenieure vor Ort verfolgen können, was während des Testfluges passiert. Während der erste Flug mit niedriger Geschwindigkeit durchgeführt wird, erweitern aufeinanderfolgende Flüge die Flugparameter (Geschwindigkeit, Belastungsfaktoren, Rotationsraten), bis der gesamte Betriebsbereich abgedeckt ist. Dies wird als Hüllkurvenerweiterung bezeichnet und deckt schließlich Stände, Drehungen, Überdrehzahl und Flatterbedingungen ab. Militärflugzeuge werden auch alle geplanten externen Lasten und ihre Trennung im Flug testen .
Ist dieses Standardverfahren für alle Flugzeuge vor Produktionsbeginn?
Ja, dies ist der Zertifizierungsprozess . Sofern ein Design nicht zertifiziert ist, darf es nur eingeschränkt verwendet werden. Die kommerzielle Nutzung eines Flugzeugs erfordert eine Zertifizierung.