¿Los diseñadores de aviones recopilan datos reales para confirmar sus datos de diseño (CFD, túnel de viento)?
- ¿Qué herramientas y técnicas se utilizan para obtener pruebas de datos reales para confirmar los valores que se obtienen mediante cálculos de dinámica de fluidos computacional (CFD) y pruebas en túnel de viento?
- ¿Es este procedimiento estándar para todos los aviones antes de entrar en producción?
Respuestas
Prácticamente cualquier prototipo de avión de la categoría de transporte estará equipado con un complejo conjunto de equipos de prueba como parte esencial del proceso de desarrollo y certificación. Todo el equipo de prueba estará pintado de naranja para diferenciarlo de los sistemas de a bordo normales. Cuanto más grande es el avión, más elegante es la suite de pruebas.
El componente principal para medir los datos aerodinámicos es el Test Boom, o Air Data Boom, instalado en la nariz o el ala, que coloca sensores aerodinámicos por delante del cuerpo en aire relativamente tranquilo (adelante de la onda de proa, por así decirlo). La pluma tendrá entre 10 y 15 pies de largo, con sensores de presión estática y de pitot, y paletas para medir la dirección del flujo de aire. Los brazos más nuevos se denominan "Smart Booms" y eliminan las paletas AOA físicas y calculan la dirección del flujo de aire a partir de la distribución de presión alrededor de la punta del brazo desde una dirección de flujo de aire determinada.
El brazo proporciona datos de flujo de aire sin perturbaciones que se pueden comparar con los datos provenientes de los sensores pitot / estáticos / AOA normales del avión. Entre otras cosas, estos datos se utilizan para generar tablas de corrección, o calibración, que las computadoras Air Data y las computadoras del Sistema de protección contra pérdida usarán para corregir los errores inducidos por cambios en el flujo cerca del cuerpo donde se encuentra el sensor normal. La velocidad aerodinámica calibrada presentada en una pantalla de vuelo principal, por ejemplo, se deriva de las tablas de calibración creadas utilizando la aeronave de prueba en función de los datos de la pluma de prueba frente a los datos del sistema pitot / estático.
Los mechones se utilizan comúnmente para áreas específicas que requieren la observación del comportamiento del flujo de aire en tiempo real, con cámaras instaladas para registrar los resultados. Esto es común cuando el comportamiento real durante las pruebas difiere del comportamiento predicho por el análisis o el túnel de viento.
El conjunto de pruebas incluirá muchos otros equipos, prácticamente cualquier cosa que los diversos grupos de ingenieros de sistemas necesiten medir para validar sus diseños. Células de carga o galgas extensométricas para medir efectos estructurales, sensores de flujo para medir el rendimiento del sistema hidráulico o neumático, sensores de temperatura, acelerómetros para medir vibraciones, etc. La prueba del aire acondicionado será un laberinto de tendidos especiales de cableado, en bandejas especiales pintadas de color naranja. , yendo por todos lados.
El aire acondicionado de prueba también tendrá cosas como un sistema de distribución de peso variable (una fila de tanques con una mezcla de glicol que se puede bombear hacia y hacia atrás para variar la C de G) para permitir que el centro de gravedad se mueva según sea necesario .
Todo esto es gestionado y registrado por una serie de consolas informáticas a bordo, tripuladas por ingenieros de pruebas de vuelo, además de ser enviado a tierra por equipos de telemetría.
Puede haber más de un avión de prueba para el proceso de certificación, y se pueden usar una segunda e incluso una tercera unidad de prueba, pero generalmente no tienen un conjunto de pruebas tan extenso y estarán más cerca de la configuración de producción, ya que se usarán estos aviones. para los vuelos de prueba de certificación final. El primer prototipo de avión de prueba normalmente no se reconfigura a la configuración de producción y se vende (normalmente se mantienen para el trabajo de desarrollo posterior al certificado), pero el segundo y el tercer aire acondicionado de prueba a veces sí, porque ya están cerca de la configuración de producción. , necesitando pocas modificaciones.
¿Qué herramientas y técnicas se utilizan para obtener pruebas de datos reales para confirmar los valores que se obtienen mediante cálculos de dinámica de fluidos computacional (CFD) y pruebas en túnel de viento?
Durante el desarrollo, los túneles de viento y las pruebas de modelos confirman la validez de los resultados de CFD.
Por lo general, se utiliza un prototipo para las pruebas de esfuerzo con plataformas especiales que simulan cargas de vuelo . Esta prueba cubrirá la vida útil completa de la aeronave, medida en horas de vuelo, y acelerará el envejecimiento mediante el uso de cargas superiores a las habituales.
Una vez que tenga un artículo de vuelo, el vuelo de prueba se utiliza para validar el diseño. Un nuevo diseño lo hace primero un piloto de pruebas certificado y normalmente está instrumentado con telemetría para que los ingenieros en tierra puedan seguir lo que sucede durante el vuelo de prueba. Mientras que el primer vuelo se realiza a baja velocidad, los vuelos sucesivos ampliarán los parámetros de vuelo (velocidad, factores de carga, tasas de rotación) hasta cubrir toda la envolvente operativa. Esto se llama expansión de la envolvente y eventualmente cubrirá las condiciones de pérdida, giro, exceso de velocidad y aleteo . Los aviones militares también probarán todas las cargas externas planificadas y su separación en vuelo.
¿Es este procedimiento estándar para todos los aviones antes de entrar en producción?
Sí, este es el proceso de certificación . A menos que un diseño esté certificado, solo se puede utilizar de forma limitada. El uso comercial de una aeronave requiere una certificación.