Летный тест

Летные испытания - это филиал авиационной инженерии , которая разрабатывает специализированное оборудование, необходимое для тестирования поведения и систем самолетов или тестирования атмосферной фазы исходных транспортных средств и многоразового космического корабля . Системы приборов разработаны с использованием запатентованных преобразователей и систем сбора данных. Данные отображаются во время полета самолета или атмосферного тестирования расков и многоразового космического корабля . Эти данные подтверждены для точности и проанализированы для дальнейшего изменения конструкции транспортного средства во время разработки или для проверки проектирования транспортного средства.

Этап летных испытаний выполняет две основные задачи: 1) поиск и исправление с проектированием проблем , а затем 2) проверка и документирование возможностей транспортного средства после завершения проектирования транспортного средства, или для обеспечения окончательной спецификации для государственной сертификации или принятия клиента. Этап летных испытаний может варьироваться от испытания одной новой системы для существующего транспортного средства до полной разработки и сертификации нового самолета, пускового носителя или многоразового космического корабля. Таким образом, продолжительность конкретной программы летных испытаний может варьироваться от нескольких недель до лет.

Полетный тест самолета

Гражданский самолет

Обычно существует две категории программ летных испытаний - коммерческие и военные. Коммерческие летные испытания проводятся для подтверждения того, что самолет соответствует всем применимым требованиям к безопасности и эффективности государственного сертифицирующего агентства. В Соединенных Штатах это Федеральная авиационная администрация ( FAA ); в Канаде Транспорт Канада (TC); в Соединенном Королевстве (Великобритания), Управление гражданской авиации ; и в Европейском Союзе Европейское агентство авиационной безопасности (EASA). Поскольку разработка коммерческих самолетов обычно финансируется производителем самолетов и/или частными инвесторами, сертифицирующее агентство не имеет долю в коммерческом успехе самолета. Эти гражданские агентства обеспокоены безопасностью самолета и то, что Руководство по полету пилота точно сообщает о результатах самолета. Рынок определит пригодность самолета к операторам. Обычно агентство по гражданской сертификации не участвует в летных испытаниях до тех пор, пока производитель не найдет и не исправит какие -либо проблемы разработки, и не будет готово получить сертификацию.

Военные самолеты

Военные программы отличаются от коммерческих, тем, что государственные контракты с производителем самолетов на проектирование и создание самолета для удовлетворения конкретных возможностей миссии. Эти требования к производительности документированы производителю в спецификации самолета, и детали программы летных испытаний (среди многих других требований программы) изложены в заявлении о работе. В этом случае правительство является клиентом и имеет прямую заинтересованность в способности самолета выполнять миссию. Поскольку правительство финансирует программу, оно больше участвует в проектировании самолетов и тестировании с начала. Часто пилоты и инженеры военных испытаний интегрированы как часть команды полетов производителя, даже перед первым рейсом. Последним этапом полета военного самолета является эксплуатационное испытание (OT). OT проводится только правительственной тестовой группой с диктатом, чтобы подтвердить, что самолет подходит и эффективен для выполнения предполагаемой миссии. ^{[ Цитация необходима ]}

Летные испытания военных самолетов часто проводятся на военных полетах. Военно -морской флот проверяет самолеты на военно -морской авиационной станции Патуксент -Ривер и ВВС США на базе ВВС Эдвардс . и Пилотная пилотная школа ВВС США военно -морская пилотная школа США - это программы, предназначенные для преподавания военных испытаний. В Великобритании большинство военных летных испытаний проводится тремя организациями, RAF , BAE Systems и Qinetiq . Для незначительных обновлений тестирование может проводиться одной из этих трех организаций в изоляции, но крупные программы обычно проводится совместной командой испытаний (JTT), и все три организации работают вместе под зонтиком интегрированной команды проекта (IPT) Airspace Полем ^{[ Цитация необходима ]}

Атмосферные летные тестирование пусковых транспортных средств и многоразового космического корабля

Термическая визуализация полета по контролируемому деценью первой стадии Falcon 9 от разлуки на сцене, на Falcon 9 Flight 13 , 21 сентября 2014 года. Включает кадры в качестве маневров первой ступени из шлейфа второго этапа; берет возле пиковой высоты приблизительно 140 км (87 миль); Boost-Back Burn, чтобы ограничить перевод понижения; подготовка к ожогу повторного входа; и сжигание повреждений с приблизительно 70 км (43 миль) до 40 км (25 миль) высоты. Не включает в себя ожог приземления возле поверхности океана, поскольку облака скрывали инфракрасную визуализацию на низкой высоте.

Все пусковые транспортные средства , а также несколько многоразовых космических кораблей, обязательно должны быть разработаны для борьбы с аэродинамическими полетами при перемещении через атмосферу.

Многие пусковые транспортные средства испытываются в полете, с довольно обширным сбором и анализом данных о ранних орбитальных запусках конкретного дизайна ракурса. Постоянные программы для космического корабля или многоразовых испытаний гораздо более вовлечены и обычно следуют полной парадигме расширения конверта традиционного тестирования самолетов. Предыдущие и текущие тестовые программы включают в себя тесты на ранние падения космического челнока , X-24B , SpaceShiptwo , Dream Chaser , ^{[ 1 ]} Прототипы Falcon 9 , ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} OK-GLI и SpaceX Starship-прототипы .

Процессы летных испытаний

Летные испытания-типично как класс полета, не обращающихся к доходам, хотя SpaceX также прошел обширные летные испытания на этапе после миссии при возвратном бустере серьезные инциденты. Это связано главным образом из -за неизвестных характеристик нового самолета или характеристик обработки пускового транспортного средства и отсутствия установленных операционных процедур, и может быть усугублен, если не хватает обучения или опыта летного экипажа. ^{[ 4 ]} По этой причине летные испытания тщательно спланированы на три этапа: подготовка; исполнение; и анализ и отчетность.

Подготовка

Как для коммерческих, так и для военных самолетов, так и для летных транспортных средств, подготовка летных испытаний начинается задолго до того, как испытательный автомобиль будет готов к лете. Первоначально то, что необходимо протестировать, должно быть определено, из которого инженеры по летным испытаниям готовит план испытаний, который, по сути, является определенным маневрированием, которые будут выполнены (или используются системы). Каждый отдельный тест известен как тестовая точка. Полная программа летных испытаний на новое самолеты для получения сертификации/квалификации потребует тестирования для многих авиационных систем и режимов в полете; Каждый из них обычно задокументирован в отдельном плане испытаний. В целом, программа сертификации летных испытаний будет состоять из примерно 10 000 тестовых пунктов. ^{[ Цитация необходима ]}

Документ, используемый для подготовки одного испытательного полета для самолета, известен как тестовая карта. Это будет состоять из описания тестовых точек, которые будут выполнены. Инженер летных испытаний попытается использовать аналогичные тестовые точки из всех планов испытаний на одних и тех же рейсах, где практично. Это позволяет получать необходимые данные в минимальное количество летных часов. Программное обеспечение, используемое для управления процессом летных испытаний, известно как программное обеспечение для управления летными тестами, и поддерживает инженера по летным испытаниям при планировании тестовых точек, которые будут выполнены, а также генерируют необходимую документацию. ^{[ Цитация необходима ]}

После того, как требования к данным летного теста будут установлены, самолет или ракушка включены в систему сбора данных (DAS) или блок сбора данных (DAU) и датчиками , чтобы записать эти данные для анализа. Типичные параметры инструментов, записанные во время летного испытания для большого самолета, являются:

Атмосферное (статическое) давление и температура;
Динамическое («общее») давление и температура, измеренные в различных положениях вокруг фюзеляжа;
Структурные нагрузки в крыльях и фюзеляже, включая уровни вибрации;
Отношение самолета, угол атаки и угол боковой линии ;
Ускорения во всех шести градусах свободы , измеренные с помощью акселерометров в разных положениях самолета;
Уровни шума (интерьер и экстерьер);
Внутренняя температура (в салоне и грузовых отсеках);
Отклонение управления самолетами (палочка/печь, педали руля и положение дроссельной заслонки);
Параметры производительности двигателя (давление и температура на различных этапах, тяга, скорость сжигания топлива).

Конкретные калибровочные инструменты, поведение которого было определено из предыдущих испытаний, могут быть представлены на борту, чтобы дополнить встроенные зонды самолета.

Во время полета эти параметры затем используются для вычисления соответствующих параметров производительности самолета, таких как воздушная скорость, высота, вес и центр тяжести.

На выбранных этапах летного испытания, особенно во время ранней разработки нового самолета, многие параметры передаются на землю во время полета и контролируются с помощью инженеров по летным тестированию и тестирования поддержки или хранятся для последующего анализа данных. Это обеспечивает мониторинг безопасности и позволяет анализировать как полученные данные в режиме реального времени, так и на полную симуляцию.

Исполнение

Когда самолет или ракурный носитель полностью собран и инструмент, проводятся много часов на наземных испытаниях. Это позволяет изучать несколько аспектов: базовый эксплуатационный центр самолета, управление полетом , производительность двигателя, оценка стабильности динамических систем и сначала взглянуть на структурные нагрузки. Затем транспортное средство может продолжить свою первую полет , важную веху в любом самолете или программе разработки пускового транспортного средства.

Есть несколько аспектов программы летных испытаний, среди которых:

Обработка качеств , которые оценивают управляемость и реакцию самолета на пилотные входы на протяжении всего диапазона полета;
Тестирование производительности оценивает самолет по отношению к его прогнозируемым способностям, таким как скорость, диапазон, мощность, перетаскивание, характеристики воздушного потока и т. Д.;
Аэроэластичная стабильность/трепетание оценивает динамический отклик управления и структуры самолета на аэродинамические (т.е. вызванные воздушными) нагрузками;
Тестирование авионики/систем проверяет все электронные системы (навигация, коммуникации, радары, датчики и т. Д.) Выполняются так, как разработано;
Структурные нагрузки измеряют напряжения на плане, динамические компоненты и управления для проверки конструктивной целостности во всех режимах полета.

Тестирование, специфичное для военного самолета, включает в себя:

Доставка оружия, которая рассматривает способность пилота приобретать цель с помощью встроенных систем и точно доставлять боеприпасы на цель;
Оценка разделения боеприпасов, поскольку он покидает самолет, чтобы убедиться, что нет проблем безопасности;
заправка воздуха-воздух ;
Измерение радара/инфракрасной подписи;
авианосцев . Операции

Аварийные ситуации оцениваются как нормальная часть всей программы летных испытаний. Примерами являются: сбой двигателя на различных этапах полета (взлет, круиз, посадка), сбои систем и деградация управления. Общая операционная конверт (допустимые бруттовые веса, центры гравита, высота, максимальная/мин воздушная скорость, маневры и т. Д.) Создается и проверяется во время летных испытаний. Самолет всегда демонстрируется, что это безопасно, помимо пределов, разрешенных для нормальных операций в руководстве по полету.

Поскольку основная цель программы летных испытаний - собирать точные инженерные данные, часто по проекту, которая не полностью доказана, пилотирование самолета летных испытаний требует высокой степени обучения и навыков. Таким образом, такие программы обычно лежат специально обученным тестом -пилотом , данные собираются инженером по летным испытаниям и часто визуально отображаются для пилота -тестирования и/или инженера по летным испытаниям с использованием инструментов для летных испытаний .

Анализ и отчетность

Он включает анализ рейса для сертификации. Он анализирует внутреннюю и внешнюю часть полета, проверив все его минутные детали. Отчетность включает анализируемый результат данных.

Введение Производительность самолетов имеет различные миссии, такие как взлет , восхождение , круиз , ускорение , замедление , спуск , посадка и другие основные истребители и т. Д.

После летных испытаний самолет должен быть сертифицирован в соответствии с их правилами, такими как FAA 's FAR , соответствие спецификации сертификации EASA (CS) и Индии и требования авиакомпании .

1. Оценка и документация полета полета

Обработка данных полета включает в себя фильтрацию, коррекцию смещения и разрешение по пути полета ( траектория ).
Анализ сегментов миссий из данных летных испытаний.
Оценка тяги с использованием колоды цикла производительности (PCD).
Расчет тяги в полете с использованием упорной палубы в полете (IFTD).
Документация по производительности полета со стандартными процедурами.
Проверка и обновление модели производительности самолета.

2. Снижение производительности полета до стандартных условий

Оценка моделей эффективности самолетов с международными стандартными условиями атмосферы (ISA).
Нестандартные (протестированные) условия изучаются путем включения стандартной массы, высоты, скорости, настройки дроссельной заслонки индивидуально.
Индивидуальные эффекты добавляются в тестируемые (нестандартные) условия для получения производительности в международных стандартных условиях атмосферы для сертификации .
Для взлета и посадки эффект ветра . также рассматривается

3. Подготовка и проверка схем производительности для руководства по операционным данным (ODM)

Схема производительности позволяет пилоту предсказать, что взлета, восхождение, круиз и посадку самолета. Эти диаграммы, предоставленные производителем, включены в AFM /POH. Информация, которую производитель предоставляет на этих диаграммах, была собрана из тестовых рейсов, проведенных в новом самолете, в обычных условиях эксплуатации при использовании средних навыков пилотирования, а также с самолетом и двигателем в хорошем рабочем состоянии. Инженеры записывают данные полета и создают диаграммы производительности на основе поведения самолета во время тестовых рейсов. Используя эти карты производительности, пилот может определить длину взлетно -посадочной полосы, необходимую для взлета и земли, количество топлива, которое будет использоваться во время полета, и время, необходимое для прибытия в пункт назначения. Данные из графиков не будут точными, если самолет не находится в хорошем рабочем состоянии или при работе в неблагоприятных условиях. Всегда учитывайте необходимость компенсации числа производительности, если самолет не в хорошем рабочем состоянии, или навыки пилотирования ниже среднего. Каждый самолет работает по -разному и, следовательно, имеет разные числа производительности. Вычислите производительность самолета до каждого полета, так как каждый рейс отличается.

Каждый график основан на определенных условиях и содержит примечания о том, как адаптировать информацию для условий полета. Важно прочитать каждую диаграмму и понять, как его использовать. Прочитайте инструкции, предоставленные производителем. Для объяснения того, как использовать диаграммы, см. Пример, приведенный производителем для этой конкретной диаграммы.

Информационные производители не являются стандартизированными. Информация может содержаться в формате таблицы, а другая информация может быть содержалась в формате графика. Иногда комбинированные графики включают два или более графика в одну диаграмму, чтобы компенсировать множество условий полета. Комбинированные графики позволяют пилоту предсказать производительность самолета для вариаций высоты плотности, веса и ветров на одной диаграмме. Из -за огромного количества информации, которая может быть извлечена из таблицы этого типа, важно быть очень точным при чтении диаграммы. Небольшая ошибка в начале может привести к большой ошибке в конце.

Остальная часть этого раздела в целом охватывает информацию о производительности для самолетов и обсуждает, какую информацию содержат диаграммы, и как извлекать информацию из диаграмм с помощью методов прямого чтения и интерполяции. Каждая диаграмма содержит множество информации, которая должна использоваться при планировании полета. Примеры таблицы, графики и комбинированных графических форматов для всех аспектов полета будут обсуждаться.

Интерполяция Не вся информация на графиках легко извлечена. Некоторые диаграммы требуют интерполяции, чтобы найти информацию для конкретных условий полета. Интерполирующая информация означает, что, принимая известную информацию, пилот может вычислить промежуточную информацию. Тем не менее, пилоты иногда окружают значения от диаграмм до более консервативной фигуры. Использование значений, которые отражают немного более неблагоприятные условия, дает разумную оценку информации о производительности и обеспечивает небольшой запас безопасности. Следующая иллюстрация является примером интерполяции информации из диаграммы расстояния взлета:

Оценка модели для широкого спектра атмосферных условий, параметров полета и двигателя.
Подготовка и проверка диаграмм и таблиц из оценки модели для прогнозирования производительности самолета.
Это позволит пилоту эффективно и безопасно работать и проводить сравнения производительности.

Команда летных испытаний

Макияж команды летных испытаний будет варьироваться в зависимости от организации и сложности программы летных испытаний, однако есть некоторые ключевые игроки, которые, как правило, являются частью всех организаций летных тестирования. Лидером команды летных испытаний обычно является инженером по летным испытаниям (FTE) или, возможно, экспериментальным пилотом -тестированием . Другие FTE или пилоты также могут быть вовлечены. Другими членами команды будут инженер-приборы для летных испытаний, техники системы приборов, отдел технического обслуживания самолетов (механики, электрические технологии, специалисты по авионике и т. Д.), Инспекторы качества/обеспечения продукции, наземные компьютерные/центр обработки данных, а также логистика и административная поддержка. Инженеры из разных других дисциплин поддержат тестирование своих конкретных систем и анализируют данные, полученные для их специальной области.

Поскольку многие программы развития самолетов спонсируются государственными военными службами, военные или государственные гражданские пилоты и инженеры часто интегрируются в команду летных испытаний. Представители правительства обеспечивают надзор за программой и пересмотрены и утверждают данные. Правительственные испытательные пилоты также могут участвовать в фактических испытательных рейсах, возможно, даже на первом/ первом рейсе .

Смотрите также

Ссылки

^ «Космический корабль Сьерра -Невада« Космос мечты », протестированный в аэропорту Брумфилда» . DailyCamera.com. 29 мая 2012 года. Архивировано из оригинала 31 мая 2012 года . Получено 29 мая 2012 года .
^ Линдси, Кларк (28 марта 2013 г.). «SpaceX быстро движется к первой стадии мухи» . Газеты . Архивировано из оригинала 16 апреля 2013 года . Получено 29 марта 2013 года .
^ «Постоянный ракетный прототип почти готов к первым подъемам» . Космический полет сейчас. 9 июля 2012 года. Архивировано с оригинала 15 июля 2012 года . Получено 13 июля 2012 года .
^ «Смягчение риска для нестандартных рейсов» . Архивировано из оригинала 20 мая 2009 года . Получено 31 января 2011 года .
^ Agard-AG-160-VOL-2, серия приборов Agard Flight Test. Том 2: измерения температуры в полете, с.30

Дальнейшее чтение

Стивен Корда: Введение в аэрокосмическую инженерию с перспективой летных испытаний. Wiley, 2017, ISBN 978-1-118-95336-5 .

Внешние ссылки

[bdc20120529-1] «Космический корабль Сьерра -Невада« Космос мечты », протестированный в аэропорту Брумфилда» . DailyCamera.com. 29 мая 2012 года. Архивировано из оригинала 31 мая 2012 года . Получено 29 мая 2012 года .

[nsw20130328-2] Линдси, Кларк (28 марта 2013 г.). «SpaceX быстро движется к первой стадии мухи» . Газеты . Архивировано из оригинала 16 апреля 2013 года . Получено 29 марта 2013 года .

[sfn20120709-3] «Постоянный ракетный прототип почти готов к первым подъемам» . Космический полет сейчас. 9 июля 2012 года. Архивировано с оригинала 15 июля 2012 года . Получено 13 июля 2012 года .

[4] «Смягчение риска для нестандартных рейсов» . Архивировано из оригинала 20 мая 2009 года . Получено 31 января 2011 года .

[5] Agard-AG-160-VOL-2, серия приборов Agard Flight Test. Том 2: измерения температуры в полете, с.30

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]