Os projetistas de aeronaves reúnem dados reais para confirmar os dados do projeto (CFD, túnel de vento)?

Dec 25 2020
  1. Quais ferramentas e técnicas são usadas para obter teste de dados reais para confirmar os valores que são obtidos por cálculos de dinâmica de fluidos computacional (CFD) e testes de túnel de vento?
  2. Este é um procedimento padrão para todas as aeronaves antes de entrar em produção?

Respostas

1 JohnK Dec 25 2020 at 08:37

Praticamente qualquer protótipo de avião da categoria de transporte será equipado com um conjunto complexo de equipamentos de teste como uma parte essencial do processo de desenvolvimento e certificação. Todo o equipamento de teste será pintado de laranja para diferenciá-lo dos sistemas normais de bordo. Quanto maior o avião, mais sofisticada é a suíte de testes.

O principal componente para medir dados aerodinâmicos é o Test Boom, ou Air Data Boom, instalado no nariz ou asa, que coloca os sensores aerodinâmicos à frente do corpo em um ar relativamente tranquilo (à frente da onda de proa, por assim dizer). A barreira terá cerca de 10-15 pés de comprimento, com sensores de pressão estática e pitot e aletas para medir a direção do fluxo de ar. As mais novas barras são chamadas de "barras inteligentes" e eliminam as palhetas AOA físicas e calculam a direção do fluxo de ar a partir da distribuição de pressão sobre a ponta da barra a partir de uma determinada direção do fluxo de ar.

A lança fornece dados de fluxo de ar não perturbado que podem ser comparados com os dados provenientes dos sensores pitot / estáticos / AOA normais do avião. Entre outras coisas, esses dados são usados ​​para gerar tabelas de correção ou calibração que os computadores Air Data Computers e Stall Protection System usarão para corrigir erros induzidos por mudanças no fluxo próximo ao corpo onde o sensor normal está. A velocidade do ar calibrada apresentada em um display de voo primário, por exemplo, é derivada de tabelas de calibração criadas usando a aeronave de teste com base em dados do sistema de teste de lança vs pitot / estático.

Tufting é comumente usado para áreas específicas que requerem observação do comportamento do fluxo de ar em tempo real, com câmeras instaladas para registrar os resultados. Isso é comum quando o comportamento real durante o teste difere do comportamento previsto da análise ou do túnel de vento.

O conjunto de testes incluirá muitos outros equipamentos, praticamente tudo o que os vários grupos de engenharia de sistemas precisam medir para validar seus projetos. Células de carga ou medidores de tensão para medir efeitos estruturais, sensores de fluxo para medir o desempenho do sistema hidráulico ou pneumático, sensores de temperatura, acelerômetros para medir vibrações, etc. O teste a / c será um labirinto de passagens de fiação especiais, em bandejas de fiação especiais pintadas de laranja , percorrendo todo o lugar.

O teste a / c também terá coisas como um sistema de distribuição de peso variável (uma fileira de tanques com uma mistura de glicol que pode ser bombeada para e para trás para variar o C de G) para permitir que o centro de gravidade seja movido conforme necessário .

Tudo isso é gerenciado e registrado por vários consoles de computador a bordo, tripulados por Engenheiros de Teste de Voo, além de ser enviado ao solo por equipamentos de telemetria.

Pode haver mais de uma aeronave de teste para o processo de certificação, e uma segunda e até uma terceira unidade de teste podem ser usadas, mas geralmente não têm um conjunto de testes tão extenso e estarão mais próximos da configuração de produção, pois esses aviões serão usados para os voos de teste de certificação finais. As primeiras aeronaves de teste de protótipo não são normalmente reconfiguradas para a configuração de produção e vendidas (normalmente são mantidas para o trabalho de desenvolvimento subsequente pós-certificado), mas o segundo e o terceiro teste a / c às vezes são, porque eles já estão próximos da configuração de produção , precisando de poucas modificações.

2 PeterKämpf Dec 25 2020 at 20:22

Quais ferramentas e técnicas são usadas para obter teste de dados reais para confirmar os valores que são obtidos por cálculos de dinâmica de fluidos computacional (CFD) e testes de túnel de vento?

Durante o desenvolvimento, túneis de vento e testes de modelo confirmam a validade dos resultados de CFD.

Normalmente, um protótipo é usado para testes de estresse com plataformas especiais que simulam cargas de vôo . Este teste cobrirá toda a vida útil da aeronave, medida em horas de voo, e irá acelerar o envelhecimento usando cargas mais altas do que o normal.

Depois de ter um artigo voador, o vôo de teste é usado para validar o projeto. Um novo projeto é pilotado primeiro por um piloto de teste certificado e normalmente equipado com telemetria para que os engenheiros em solo possam acompanhar o que acontece durante o voo de teste. Enquanto o primeiro voo é feito em baixa velocidade, voos sucessivos irão expandir os parâmetros de voo (velocidade, fatores de carga, taxas de rotação) até que todo o envelope operacional seja coberto. Isso é chamado de expansão de envelope e eventualmente cobrirá condições de estol, giros, velocidade excessiva e vibração . As aeronaves militares também testarão todas as cargas externas planejadas e sua separação em voo.

Este é um procedimento padrão para todas as aeronaves antes de entrar em produção?

Sim, este é o processo de certificação . A menos que um projeto seja certificado, ele só pode ser usado de forma limitada. O uso comercial de uma aeronave requer uma certificação.