Czy projektanci samolotów zbierają rzeczywiste dane, aby potwierdzić swoje dane projektowe (CFD, tunel aerodynamiczny)?
- Jakie narzędzia i techniki są używane do uzyskania rzeczywistych danych testowych w celu potwierdzenia wartości uzyskanych w wyniku obliczeń obliczeniowej mechaniki płynów (CFD) i testów w tunelu aerodynamicznym?
- Czy jest to standardowa procedura dla wszystkich samolotów przed rozpoczęciem produkcji?
Odpowiedzi
Prawie każdy prototyp samolotu transportowego będzie wyposażony w złożony zestaw wyposażenia testowego, co stanowi zasadniczą część procesu rozwoju i certyfikacji. Cały sprzęt testowy zostanie pomalowany na pomarańczowo, aby odróżnić go od zwykłych systemów pokładowych. Im większy samolot, tym bardziej wyrafinowany zestaw testowy.
Głównym komponentem do pomiaru danych aerodynamicznych jest wysięgnik testowy lub wysięgnik danych powietrza, zainstalowany na nosie lub skrzydle, który umieszcza czujniki aerodynamiczne przed ciałem w stosunkowo niezakłóconym powietrzu (przed falą dziobową, że tak powiem). Wysięgnik będzie miał około 10-15 stóp długości i będzie wyposażony w czujniki ciśnienia statycznego i Pitota oraz łopatki do pomiaru kierunku przepływu powietrza. Najnowsze belki nazywane są „Smart Booms” i eliminują fizyczne łopatki AOA i obliczają kierunek przepływu powietrza na podstawie rozkładu ciśnienia wokół końcówki belki z danego kierunku przepływu powietrza.
Belka dostarcza dane o niezakłóconym przepływie powietrza, które można porównać z danymi pochodzącymi z normalnych czujników pitota / statycznych / AOA samolotu. Dane te są wykorzystywane między innymi do generowania korekt lub kalibracji tabel, które będą używane przez komputery Air Data Computers i komputery z systemem ochrony przed przeciągnięciem do korygowania błędów wywołanych zmianami przepływu w pobliżu ciała, gdzie znajduje się normalny czujnik. Na przykład skalibrowana prędkość lotu prezentowana na głównym ekranie lotu jest wyprowadzana z tabel kalibracyjnych utworzonych przy użyciu samolotu testowego na podstawie danych testowego wysięgnika w porównaniu z pitotem / statycznym systemem.
Tufting jest powszechnie stosowany w określonych obszarach wymagających obserwacji zachowania przepływu powietrza w czasie rzeczywistym, z zainstalowanymi kamerami do rejestrowania wyników. Jest to powszechne, gdy rzeczywiste zachowanie podczas testów różni się od przewidywanego zachowania na podstawie analizy lub tunelu aerodynamicznego.
Zestaw testowy będzie zawierał wiele innego sprzętu, prawie wszystko, co różne grupy inżynierów systemów muszą zmierzyć, aby zweryfikować swoje projekty. Ogniwa obciążnikowe lub tensometry do pomiaru efektów strukturalnych, czujniki przepływu do pomiaru wydajności układu hydraulicznego lub pneumatycznego, czujniki temperatury, akcelerometry do pomiaru drgań itp. Test klimatyzacji będzie labiryntem specjalnych ciągów okablowania, w specjalnych pomalowanych na pomarańczowo korytkach kablowych , jeżdżąc po całym miejscu.
Test klimatyzacji będzie również obejmował takie rzeczy, jak system zmiennego rozkładu ciężaru (rząd zbiorników z mieszaniną glikolu, które można pompować w przód iw tył w celu zmiany C lub G), aby umożliwić przesuwanie środka ciężkości w zależności od potrzeb .
Wszystko to jest zarządzane i rejestrowane przez szereg konsol komputerowych na pokładzie, obsługiwanych przez inżynierów testów w locie, a także wysyłane na ziemię za pomocą sprzętu telemetrycznego.
W procesie certyfikacji może być więcej niż jeden samolot testowy, a drugie, a nawet trzecie jednostki testowe mogą być używane, ale zwykle nie mają one tak obszernego zestawu testowego i będą bliżej konfiguracji produkcyjnej, ponieważ te samoloty będą używane do końcowych lotów testowych certyfikujących. Pierwsze prototypowe samoloty testowe nie są normalnie rekonfigurowane do konfiguracji produkcyjnej i sprzedawane (są zwykle zatrzymywane do późniejszych prac rozwojowych po certyfikacji), ale drugi i trzeci test klimatyzacji czasami tak się dzieje, ponieważ są już blisko konfiguracji produkcyjnej wymagające niewielkiej modyfikacji.
Jakie narzędzia i techniki są używane do uzyskania rzeczywistych danych testowych w celu potwierdzenia wartości uzyskanych w wyniku obliczeń obliczeniowej mechaniki płynów (CFD) i testów w tunelu aerodynamicznym?
Podczas rozwoju tuneli aerodynamicznych i testów modelowych potwierdzają ważność wyników CFD.
Zwykle jeden prototyp jest używany do testów warunków skrajnych na specjalnych platformach, które symulują obciążenia w locie . Testy te będą obejmowały cały okres eksploatacji samolotu, mierzony w godzinach lotu, i przyspieszą starzenie się, stosując większe niż zwykle obciążenia.
Gdy masz już artykuł o lataniu, latanie testowe służy do weryfikacji projektu. Nowy projekt jest najpierw pilotowany przez certyfikowanego pilota testowego i zwykle wyposażony w telemetrię, dzięki czemu inżynierowie na ziemi mogą śledzić, co dzieje się podczas lotu testowego. Podczas gdy pierwszy lot odbywa się z małą prędkością, kolejne loty będą rozszerzać parametry lotu (prędkość, współczynniki obciążenia, prędkości obrotowe), aż do pokrycia całej obwiedni operacyjnej. Nazywa się to rozszerzaniem obwiedni i ostatecznie obejmie przeciągnięcia , obroty, nadmierną prędkość i trzepotanie . Samoloty wojskowe przetestują również wszystkie planowane obciążenia zewnętrzne i ich separację w locie.
Czy jest to standardowa procedura dla wszystkich samolotów przed rozpoczęciem produkcji?
Tak, to jest proces certyfikacji . O ile wzór nie jest certyfikowany, może być używany tylko w ograniczonym zakresie. Komercyjne wykorzystanie statku powietrznego wymaga certyfikacji.