Краш-тест самолета: как это делается

Краш-тест самолета: как это делается
    В тесте на большой изгиб крыла Представители FAA ставят конструкторам зачет, в случае если машина выдерживает трехсекундную перегрузку. Но компании, в большинстве случаев, заставляют собственные новые автомобили делать это йоговское упражнение многократно. Тот же Dreamliner провисел на дыбе два часа, наряду с этим законцовки его композитного крыла задирались вверх практически на 8 м.

Обкатка нового самолета начинается задолго перед тем, как его шасси в первый раз оторвется от взлетной полосы. Новейшие технологии разрешают опробовать в деле кроме того то, чего еще не существует в природе, посредством наземного системного интегратора, либо, на авиа жаргоне, Металлической птицы. Металлическая птица проекта Boeing 787 Dreamliner, свившая себе гнездо в углу ангара исследовательского центра Boeing в Сиэтле, функционально подобна настоящему самолету, но снаружи на него совсем не похожа.

Еще совсем сравнительно не так давно испытательные стенды занимали целые ангары и имели условные, но прекрасно узнаваемые крылья, фюзеляж, колодцы и хвостовое оперение шасси. На замечательных рамах из металлического профиля техники устанавливали гидравлические насосы, актуаторы и органы управления — рампы, закрылки, рули высоты, механизмы шасси. Вся эта периферия соединялась с «кокпитом» пучками силовых кабелей и проводов.

Необходимость столь практически имитировать настоящий самолет была связана с наличием единой гидравлической совокупности, приводящей в воздействие аэродинамические поверхности, тормоза и последовательность запасных совокупностей. Обоюдное размещение элементов данной сети имело возможность играться значительную роль в работоспособности автомобили.

Boeing 787 Dreamliner частично перешел от уже привычной технологии fly-by-wire к ее новой ступени развития — power-by-wire. Бортовой компьютер сейчас направляет энергию по проводам к электрическим насосам, питающим отдельные разрозненные гидравлические механизмы. В некоторых узлах от гидравлики удалось всецело отказаться: воздушные и колесные тормоза, стартеры двигателей, регулировка угла установки стабилизатора перешли на электропривод.

Помимо этого, разработчики Dreamliner отказались от классической совокупности отбора воздуха от двигателей для поддержания заданного давления в салоне и защиты от обледенения крыла. Сейчас воздушное пространство в салон нагнетается электрическим компрессором, а крыло подогревается термоэлементами.

Исходя из этого 75-тонную Металлическую птицу проекта 787 строили совсем по-второму. Поставщики привезли в Сиэтл личные стенды, и инженерам Boeing осталось только объединить их неспециализированной электронной нервной совокупностью — узкими информационными шинами. Инженеры из команды Лена Индерхееса взяли возможность делать три летных задания в один момент, поскольку новая Птица была оснащена тремя рабочими процессорами Honeywell.

Еще одно радикальное отличие нового системного интегратора от собратьев — его роль в ходе подготовки автомобили к сертификации. При с 787-й моделью Металлическая птица «летела» впереди производственного «паровоза» на шесть-восемь месяцев и сборка тестовых автомобилей началась лишь по окончании того, как Индерхеес сумел перевоплотить десятки разных совокупностей в единый организм.

Наземные «полеты», по словам Индерхееса, весьма похожи на настоящие. Наряду с этим инженерам разрешается мало пошалить, к примеру деятельно поработать закрылками на предельных скоростях либо вызвать сваливание в разных режимах. Эти, накопленные Металлической птицей, становятся базой «черновых» летных руководств, а команда тест-пилотов Boeing проходит на ней курс тренировок, перед тем как сесть за штурвал настоящей автомобили.

Полеты без инструкции

Органы по авиационной сертификации никак не регламентируют количество налета для тестовых бортов новых пассажирских лайнеров, но, в большинстве случаев, средняя цифра колеблется около отметки 3000. При же с Boeing 787 за два неполных года первые девять собранных автомобилей пробыли в воздухе в общем итоге 5357 часов. И это не считая той тысячи, которую отработали штатные двигатели Trent 1000 и GEnx-1B на борту летающей лаборатории Boeing 757 FTB.

Летные опробования выполняют для получения разрешения на эксплуатацию или выяснить физические пределы аппарата. Вторая несколько тестов нужна для составления стопроцентной обучения уверенности и программы пилотов в том, что самолет не выйдет из-под контроля в произвольных критических обстановках. Для сертификации же достаточно уложиться в нормативы по 42 скоростным параметрам, и это несложно: все современные автомобили проектируются с огромным запасом надёжности и манёвренности.

самые сложные летные тесты в «необходимой программе» — определение минимальной скорости отрыва при взлете и тест на флаттер. Флаттер — это страшнейшее явление разрушительного резонанса, ставшее обстоятельством многих авиакатастроф. Главный фактор его происхождения — недостаточная жесткость конструкции.

Причем разрушительные вибрации смогут появиться не только в крыле, но и в неплотно закрывающихся дверях, створках шасси либо грузовой рампе.

Тест на минимальную скорость отрыва — один из самых зрелищных во всей летной программе, а для пилотов и самый сложный. Перед его исполнением экипаж проходит дополнительный инструктаж, а к фюзеляжу недалеко от кормы прикрепляется предохранительная хвостовая опора. В Airbus ee делают из пластика, Boeing предпочитает древесный брус.

При комплекте скорости пилот с опаской задирает шнобель автомобили к небу на 10° до касания опорой взлетки (сейчас по всему корпусу распространяется ощутимая вибрация) и, ускоряясь, ожидает отрыва автомобили. Когда скорость будет зафиксирована, ее тут же заносят в инструкцию по управлению и «зашивают» в софт.

Второй критически ответственный скоростной параметр — скорость сваливания (минимальная скорость установившегося полета). Для ее правильного определения пилот практически останавливает машину в воздухе, сбрасывая тягу двигателей и сохраняя закрылки в крейсерском положении. В случае если все сделано верно, в момент срыва потока экипаж обязан ощутить сильнейшую вибрацию по всему корпусу.

Любая новая модель самолета проходит через много таких дублей в разных режимах полета, по окончании чего в управлении по эксплуатации появляется новый абзац текста, а в программе управления прописываются очередные «красные флажки».

Экстренные тормоза

Отработка приемов по посадке и взлёту в условиях сильного бокового ветра вручную и на автомате проводится в самых ветреных точках планеты. К примеру, команда Dreamliner отправилась за ветром в исландский Кефлавик, но смогла опробовать машину только при 50 км/ч — семечки для умелого летчика.

приземления и Отрывы на мокром асфальте 787-й тестировал в Сиэтле, где, как специально, стояла жара. Исходя из этого, чтобы не выбиться из плотного графика полетов, взлетную полосу было нужно заливать 200 тоннами воды из четырех поливальных автомобилей.

Еще один очень зрелищный и непредсказуемый тест в летной сертификационной программе — определение большой энергии торможения, либо, в переводе на автомобильный язык, — замер тормозного пути. Особенный интерес авиационной публики к этому опробованию обусловлен тем, что Dreamliner — единственный лайнер в мире, оснащенный инновационными электромеханическими тормозами Messier-Bugatti с накладками и дисками из DURACARB, особенного сорта карбона с высоким теплопоглощением.

Первая проба совокупности прошла в апреле 2010 года на 12-километровой «космической» взлетке авиабазы Эдвардс. Массу автомобили при помощи водяного балласта увеличили до 250 т. По окончании начала экстренного торможения уже готовый взлететь Dreamliner, оставляя на асфальте килограммы горелой резины, остановилcя за 220 м до контрольной отметки FAA.

Особые клапаны тут же стравили лишний воздушное пространство из шин, и подъехавшим пожарным осталось замечать, как потрескивают раскаленные до 1400° карбоновые диски, разогретые за 25 секунд трения при прижиме 16-кВт актуаторами восьми тормозных пар 787-го.

Шасси у этого самолета также особое. 787-я модель «стоит» на первой в истории авиации подвеске с композитными силовыми элементами, созданной для Boeing инженерами французской компании Messier-Dowty. Тестирование этого неповторимого узла проводили ученые-сейсмологи из Сан-Диего на наибольшем в мире сейсмостенде Caltrans.

Опробования в Калифорнии заняли полгода и подтвердили наибольшую прочность композитной конструкции. Большая вертикальная нагрузка, которую шасси сумело выдержать без разрушения отдельных элементов, превысила 450 т.

Помимо этого, на стенде моделировались вертикальные, горизонтальные и боковые вибрации с одновременным скручиванием. Но инженеры Messier-Dowty сделали вывод, что этого мало, и перевезли набор стоек в Канаду, на наибольший в мире испытательный стенд Goodrich Super Rig. В том месте их укомплектовали колесами с тормозной совокупностью, а после этого прогнали через серию дроп-тестов, уронив пара раз шасси с 50-тонной металлической платформой с высоты 27 м. Для получения заветного красного штампика FAA в техпаспорте этого хватило с лихвой.

Сломанное крыло

Пилотам-испытателям выпадает честь сесть за штурвал новейшей модели, лишь в то время, когда из ангаров сборочного предприятия выкатят вторую собранную машину. Первая же, в большинстве случаев, отправляется на прохождение самого продолжительного теста во всей сертификационной программе FAA — опробований на усталостное разрушение. В течение трех лет Dreamliner круглосуточно тестировался на выносливость в огромной конструкции, напоминающей мостовой кран.

Машина была подвешена на растяжки, а крыло, органы управления и хвостовое оперение были зажаты в металлические гидравлические тиски. На этом стенде 787-й под неусыпным контролем электроники совершил много тысяч условных полетов, прожив за три года пара простых судеб среднестатистического пассажирского самолета.

Одно из самых зрелищных опробований программы — тест на излом крыла и проверка фрагмента фюзеляжа и крыла на большой изгиб. В первом случае серийное крыло в сборе устанавливается в металлическое прокрустово ложе и опутывается десятками динамометрических гидравлических упоров и растяжек. После этого включаются насосы, и вся эта ужасная механика начинает оттягивать конечную секцию крыла вверх, впредь до полного разрушения.

Задача опробования — определение максимально допустимой нагрузки на крыло до утраты им структурной целостности.

Подобную диагностику Dreamliner удачно прошел в последних числах Марта 2010 года в исследовательском центре Эверетт. На протяжении первого теста было распознано отслоение композитной обшивки от стрингеров, и более полугода инженеры занимались устранением неприятности.

В тесте на большой изгиб крыла ничего разламывать не нужно. Для его проведения около «бесхвостого» фрагмента лайнера выстраивается брутальная гидравлическая дыба, талантливая знакопеременно нагрузить крыло и фюзеляж в 1,5 раза посильнее, чем это не редкость при самых экстремальных воздушных маневрах.

Все это только малая часть испытаний, каковые выпадают на долю каждой новой модели авиалайнера, будь то Boeing, Airbus, Сухой либо вторая крылатая машина. Исходя из этого смело берите авиабилет, эргономичнее усаживайтесь в кресло и ничего не опасайтесь!

Дело труба

Кроме того самые современные системы компьютерного моделирования пока не смогут заменить тестов в аэродинамической трубе. В большинстве случаев, в туннелях «летают» масштабные модели самолетов, выполненные с потрясающим уровнем детализации. Модель выставляется в рабочей камере или на совокупности калиброванных динамометрических растяжек, или на динамометре-стойке.

В большинстве случаев пассажирские самолеты продувают в низкоскоростных туннелях, снабжающих скорость потока в пределах 300км/ч. Но имеется и более замечательные дозвуковые, трансзвуковые (в них время от времени выполняют тесты на флаттер) а также гиперзвуковые туннели (до 14 Махов). В некоторых случаях в туннелях закрытого типа вместо воздуха используют тяжелый фреон R-134a.

Статья «Все самолеты делают это» размещена в издании «Популярная механика» (№111, январь 2012).

Топ 5 краш тестов самолетов


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: