航空機の設計者は、実際のデータを収集して設計（CFD、風洞）データを確認していますか？

Dec 25 2020

計算流体力学（CFD）計算と風洞試験によって得られた値を確認するために実際のデータテストを取得するために使用されるツールと手法は何ですか？
これは、生産に入る前のすべての航空機の標準的な手順ですか？

回答

1 JohnK Dec 25 2020 at 08:37

ほぼすべての輸送カテゴリーの飛行機のプロトタイプには、開発および認証プロセスの重要な部分として、複雑な一連のテスト機器が取り付けられます。すべてのテスト機器は、通常の車載システムと区別するためにオレンジ色に塗装されます。飛行機が大きければ大きいほど、テストスイートはより魅力的です。

空力データを測定するための主要なコンポーネントは、機首または翼に取り付けられたテストブームまたはエアデータブームです。これは、空力センサーを比較的乱されていない空気の中で体の前（いわば船首波の前）に配置します。ブームの長さは約10〜15フィートで、静的圧力センサーとピトー圧力センサーの両方があり、気流の方向を測定するための羽根が付いています。最新のブームは「スマートブーム」と呼ばれ、物理的なAOAベーンを廃止し、特定の気流方向からのブームの先端の周りの圧力分布から気流方向を計算します。

ブームは、飛行機の通常のピトー/静的/ AOAセンサーからのデータと比較できる乱されていない気流のデータを提供します。特に、このデータは、Air DataComputersおよびStallProtection Systemコンピューターが、通常のセンサーがある身体の近くの流れの変化によって引き起こされるエラーを修正するために使用する修正またはキャリブレーションテーブルを生成するために使用されます。たとえば、プライマリフライトディスプレイに表示される校正対気速度は、テストブームとピトー/静的システムデータに基づいてテスト航空機を使用して作成された校正テーブルから導出されます。

タフティングは、気流の挙動をリアルタイムで観察する必要がある特定の領域で一般的に使用され、結果を記録するためにカメラが設置されています。これは、テスト中の実際の動作が分析または風洞からの予測された動作と異なる場合に一般的です。

テストスイートには、さまざまなシステムエンジニアリンググループが設計を検証するために測定する必要のあるものはほとんど何でも、他の多くの機器が含まれます。構造効果を測定するためのロードセルまたはひずみゲージ、油圧または空気圧システムの性能を測定するためのフローセンサー、温度センサー、振動を測定するための加速度計など。テストa / cは、特別なオレンジ色の塗装配線トレイでの特別な配線の迷路になります。、あちこちに行きます。

テストa / cには、重心を必要に応じて移動できるようにする可変重量配分システム（GのCを変化させるためにポンプで前後にポンプで送ることができるグリコール混合物を備えたタンクの列）などもあります。。

これらはすべて、フライトテストエンジニアが常駐する多数のコンピューターコンソールによって管理および記録され、遠隔測定装置によって地上に送られます。

認証プロセスには複数のテスト航空機が存在する可能性があり、2番目および3番目のテストユニットを使用することもできますが、通常、これらの航空機が使用されるほど広範なテストスイートはなく、実稼働構成に近くなります。最終認証テストフライト用。最初のプロトタイプテスト航空機は通常、生産構成に再構成されて売却されません（通常、認証後の開発作業のために維持されます）が、2番目と3番目のテストa / cは、すでに生産構成に近いため、場合によっては販売されます。、ほとんど変更する必要はありません。

2 PeterKämpf Dec 25 2020 at 20:22

計算流体力学（CFD）計算と風洞試験によって得られた値を確認するために実際のデータテストを取得するために使用されるツールと手法は何ですか？

開発中、風洞とモデルテストでCFD結果の妥当性を確認します。

通常、1つのプロトタイプは、飛行荷重をシミュレートする特別なリグを使用したストレステストに使用されます。このテストは、飛行時間で測定された航空機の全寿命をカバーし、通常よりも高い負荷を使用することによって経年劣化を加速します。

飛行物品を入手したら、テスト飛行を使用して設計を検証します。新しい設計は、認定されたテストパイロットによって最初に飛行され、通常はテレメトリが装備されているため、地上のエンジニアはテスト飛行中に何が起こっているかを追跡できます。最初の飛行は低速で行われますが、後続の飛行では、運用範囲全体がカバーされるまで、飛行パラメーター（速度、負荷率、回転速度）が拡張されます。これはエンベロープ拡張と呼ばれ、最終的にはストール、スピン、オーバースピード、フラッター状態をカバーします。軍用機は、計画されているすべての外部荷重と飛行中のそれらの分離もテストします。

これは、生産に入る前のすべての航空機の標準的な手順ですか？

はい、これは認証プロセスです。デザインが認定されていない限り、限られた方法でのみ使用できます。航空機の商用利用には認証が必要です。