Les concepteurs d'aéronefs recueillent-ils des données réelles pour confirmer leurs données de conception (CFD, soufflerie)?
- Quels outils et techniques sont utilisés pour obtenir des tests de données réelles afin de confirmer les valeurs obtenues par les calculs de dynamique des fluides computationnels (CFD) et les tests en soufflerie?
- Cette procédure standard s'applique-t-elle à tous les aéronefs avant la mise en production?
Réponses
Presque tous les prototypes d'avions de la catégorie transport seront équipés d'une combinaison complexe d'équipements de test en tant qu'élément essentiel du processus de développement et de certification. Tous les équipements de test seront peints en orange pour le différencier des systèmes embarqués normaux. Plus l'avion est gros, plus la suite de tests est sophistiquée.
Le composant principal pour mesurer les données aérodynamiques est le Test Boom, ou Air Data Boom, installé sur le nez ou l'aile, qui place les capteurs aérodynamiques devant le corps dans un air relativement non perturbé (en avant de la vague d'étrave, pour ainsi dire). La flèche mesurera environ 10 à 15 pieds de long, avec des capteurs de pression statiques et de Pitot, et des aubes pour mesurer la direction du flux d'air. Les flèches les plus récentes sont appelées "Smart Booms" et suppriment les aubes physiques AOA et calculent la direction du flux d'air à partir de la distribution de pression autour de l'extrémité de la flèche à partir d'une direction donnée du flux d'air.
La flèche fournit des données de flux d'air non perturbé qui peuvent être comparées aux données provenant des capteurs Pitot / statique / AOA normaux de l'avion. Entre autres choses, ces données sont utilisées pour générer des tables de correction, ou d'étalonnage, que les ordinateurs Air Data Computers et Stall Protection System utiliseront pour corriger les erreurs induites par les changements de débit à proximité du corps où se trouve le capteur normal. La vitesse aérodynamique étalonnée présentée sur un écran de vol principal, par exemple, est dérivée des tables d'étalonnage créées à l'aide de l'avion d'essai en fonction des données de la flèche d'essai par rapport aux données du système Pitot / statique.
Le touffetage est couramment utilisé pour des zones spécifiques nécessitant une observation du comportement du flux d'air en temps réel, avec des caméras installées pour enregistrer les résultats. Ceci est courant lorsque le comportement réel pendant les tests diffère du comportement prévu de l'analyse ou de la soufflerie.
La suite de tests comprendra de nombreux autres équipements, à peu près tout ce que les différents groupes d'ingénierie des systèmes doivent mesurer pour valider leurs conceptions. Cellules de charge ou jauges de contrainte pour mesurer les effets structurels, capteurs de débit pour mesurer les performances des systèmes hydrauliques ou pneumatiques, capteurs de température, accéléromètres pour mesurer les vibrations, etc. , allant partout.
La climatisation d'essai aura également des éléments comme un système de distribution de poids variable (une rangée de réservoirs avec un mélange de glycol qui peut être pompé vers l'arrière et vers l'arrière pour faire varier le C de G) pour permettre au centre de gravité d'être déplacé selon les besoins .
Tout cela est géré et enregistré par un certain nombre de consoles informatiques à bord, pilotées par des ingénieurs d'essais en vol, et envoyé au sol par un équipement de télémétrie.
Il peut y avoir plus d'un avion d'essai pour le processus de certification, et des deuxième et même troisième unités de test peuvent être utilisées, mais elles n'ont généralement pas une suite de tests aussi étendue et seront plus proches de la configuration de production que ces avions seront utilisés. pour les vols d'essai de certification finale. Les premiers prototypes d'avions de test ne sont normalement pas reconfigurés à la configuration de production et vendus (ils sont normalement conservés pour les travaux de développement ultérieurs post-cert), mais les deuxième et troisième climatiseurs de test le sont parfois, car ils sont déjà proches de la configuration de production , nécessitant peu de modifications.
Quels outils et techniques sont utilisés pour obtenir des tests de données réelles afin de confirmer les valeurs obtenues par les calculs de dynamique des fluides computationnels (CFD) et les tests en soufflerie?
Au cours du développement des souffleries et des tests sur modèles confirment la validité des résultats CFD.
En général, un prototype est utilisé pour les tests de résistance avec des plates-formes spéciales qui simulent les charges de vol . Ces tests couvriront toute la durée de vie de l'avion, mesurée en heures de vol, et accéléreront le vieillissement en utilisant des charges plus élevées que d'habitude.
Une fois que vous avez un article volant, le vol d'essai est utilisé pour valider la conception. Une nouvelle conception est d'abord pilotée par un pilote d'essai certifié et normalement instrumentée avec la télémétrie afin que les ingénieurs au sol puissent suivre ce qui se passe pendant le vol d'essai. Alors que le premier vol se fait à basse vitesse, les vols successifs élargiront les paramètres de vol (vitesse, facteurs de charge, taux de rotation) jusqu'à ce que toute l'enveloppe opérationnelle soit couverte. C'est ce qu'on appelle l'expansion de l'enveloppe et couvrira éventuellement les stalles, les rotations, la survitesse et les conditions de flottement . Les avions militaires testeront également toutes les charges externes prévues et leur séparation en vol.
Cette procédure standard s'applique-t-elle à tous les aéronefs avant la mise en production?
Oui, c'est le processus de certification . À moins qu'une conception ne soit certifiée, elle ne peut être utilisée que de manière limitée. L'utilisation commerciale d'un aéronef nécessite une certification.