Летные испытания

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Источники:  «Летные испытания»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( март 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Летно-испытательный автомобиль Embraer Praetor

Летные испытания является филиалом авиационной техники , которая разрабатывает и данные собирает во время полета на самолете или атмосферных испытаний ракет - носителей и многоразовых космических кораблей , а затем анализирует данные для оценки характеристик целостности и аэродинамического полета транспортного средства для того , чтобы подтвердить дизайн, включая аспекты безопасности.

На этапе летных испытаний решаются две основные задачи: 1) обнаружение и устранение любых конструктивных проблем, а затем 2) проверка и документирование возможностей транспортного средства для государственной сертификации или принятия заказчиком. Этап летных испытаний может варьироваться от испытания отдельной новой системы для существующего транспортного средства до полной разработки и сертификации нового самолета, ракеты-носителя или многоразового космического корабля. Следовательно, продолжительность конкретной программы летных испытаний может варьироваться от нескольких недель до многих лет.

Летные испытания самолета [ править ]

Гражданская авиация [ править ]

Как правило, существуют две категории программ летных испытаний - коммерческие и военные. Испытания в коммерческих полетах проводятся для подтверждения того, что самолет соответствует всем применимым требованиям к безопасности и характеристикам государственного сертифицирующего агентства. В США это Федеральное авиационное управление ( FAA ); в Канаде - Transport Canada (TC); в Соединенном Королевстве (UK) - Управление гражданской авиации ; а в Европейском Союзе - Европейское агентство по авиационной безопасности.(EASA). Поскольку разработка коммерческих самолетов обычно финансируется производителем самолетов и / или частными инвесторами, сертифицирующее агентство не заинтересовано в коммерческом успехе самолета. Эти гражданские агентства заботятся о безопасности самолета и о том, что руководство по летной эксплуатации точно сообщает о характеристиках самолета. Рынок определит пригодность самолета для операторов. Обычно агентство гражданской сертификации не участвует в летных испытаниях, пока производитель не обнаружит и не исправит какие-либо проблемы разработки и не будет готов запросить сертификацию.

Военный самолет [ править ]

Военные программы отличаются от коммерческих тем, что правительство заключает с производителем самолетов договор на проектирование и строительство самолета, отвечающего требованиям конкретной миссии. Эти требования к характеристикам задокументированы для производителя в спецификации воздушного судна, а детали программы летных испытаний (среди многих других требований программы) изложены в техническом задании. В этом случае государство является заказчиком и напрямую заинтересовано в способности самолета выполнять свою миссию. Поскольку правительство финансирует программу, оно с самого начала более активно участвует в проектировании и испытаниях самолетов. Часто военные летчики-испытатели и инженеры объединяются в состав группы летных испытаний производителя еще до первого полета. Заключительный этап летных испытаний военного самолета - это эксплуатационные испытания (OT).OT проводится только правительственной испытательной группой с требованием удостоверить, что самолет подходит и эффективен для выполнения намеченной миссии.^{[ необходима цитата ]}

Летные испытания военных самолетов часто проводятся на военных летно-испытательных полигонах. ВМС США испытывают самолеты на военно-морской авиабазе Патаксент-Ривер и ВВС США на базе ВВС Эдвардс . Школа летчиков-испытателей ВВС США и Школа летчиков-испытателей ВМС США - это программы, предназначенные для обучения военнослужащих-испытателей. В Великобритании большая часть военных летных испытаний проводится тремя организациями: RAF , BAE Systems и QinetiQ.. Для незначительных обновлений испытания могут проводиться одной из этих трех организаций изолированно, но основные программы обычно проводятся совместной группой испытаний (JTT), при этом все три организации работают вместе под эгидой единой проектной группы (IPT) в воздушном пространстве. . ^{[ необходима цитата ]}

Атмосферные летные испытания ракет-носителей и многоразовых космических кораблей [ править ]

Все ракеты-носители , а также несколько многоразовых космических аппаратов обязательно должны быть спроектированы с учетом аэродинамических нагрузок полета при движении в атмосфере.

Многие ракеты-носители проходят летные испытания с более обширным сбором и анализом данных при первоначальном орбитальном запуске ракеты-носителя конкретной конструкции. Испытательные программы многоразовых космических аппаратов или многоразовых ускорителей намного сложнее и обычно следуют парадигме полного расширения возможностей традиционных испытаний самолетов. Предыдущие и текущие программы тестирования включают ранние испытания на падение на Space Shuttle , в X-24B , SpaceShipTwo , Dream Chaser , ^[1] Falcon 9 прототипов , ^{[2] [3]} OK-GLI и SpaceX Starship прототипы .

Процессы летных испытаний [ править ]

Летные испытания - обычно как класс полетов, не приносящих прибыли, хотя компания SpaceX также провела обширные летные испытания на этапе после завершения полета возвращающегося ракеты-носителя при коммерческих запусках - может зависеть от статистически продемонстрированного более высокого риска аварий или несчастных случаев. серьезные происшествия. Это в основном связано с неизвестными характеристиками управляемости нового самолета или ракеты-носителя и отсутствием установленных эксплуатационных процедур и может усугубляться, если у пилота-испытателя не хватает подготовки или опыта у летного экипажа ^[4]. По этой причине летные испытания проводятся тщательно. планируется в три этапа: подготовка; исполнение; и анализ и отчетность.

Подготовка [ править ]

Как для коммерческих, так и для военных самолетов, а также для ракет-носителей подготовка к летным испытаниям начинается задолго до того, как испытательная машина будет готова к полету. Сначала необходимо определить, что необходимо проверить, на основании чего инженеры по летным испытаниям готовят план испытаний, который, по сути, представляет собой определенные маневры, которые необходимо выполнить (или системы, которые необходимо отработать). Каждый отдельный тест известен как Test Point. Полная программа сертификационных / квалификационных летных испытаний нового самолета потребует тестирования многих систем самолета и режимов полета; каждый обычно документируется в отдельном плане тестирования. В целом программа сертификационных летных испытаний будет состоять примерно из 10 000 контрольных точек. ^{[ необходима цитата ]}

Документ, используемый для подготовки к одному испытательному полету самолета, известен как Тестовая карта. Он будет состоять из описания контрольных точек, которые будут выполняться. Инженер-летчик-испытатель попытается выполнить одинаковые контрольные точки из всех планов испытаний на одних и тех же полетах, где это возможно. Это позволяет получить необходимые данные за минимальное количество летных часов. Программное обеспечение, используемое для управления процессом летных испытаний, известно как Программное обеспечение управления полетными испытаниями, и помогает инженеру по летным испытаниям планировать точки испытаний, которые будут выполняться, а также создавать необходимую документацию. ^{[ необходима цитата ]}

После того, как требования к данным летных испытаний установлены, самолет или ракету-носитель оснащают системой сбора данных (DAS) или блоком сбора данных (DAU) и датчиками для записи этих данных для анализа. Типичные параметры приборов, зарегистрированные во время летных испытаний для большого самолета:

• Атмосферное (статическое) давление и температура;
• Динамическое («общее») давление и температура, измеренные в различных точках фюзеляжа;
• Структурные нагрузки на крылья и фюзеляж, включая уровни вибрации;
• Положение самолета, угол атаки и угол бокового скольжения ;
• Ускорения по всем шести степеням свободы , измеренные с помощью акселерометров в разных местах самолета;
• Уровни шума (внутри и снаружи);
• Внутренняя температура (в кабине и грузовых отсеках);
• Самолет управляет отклонением (джойстик, педаль руля направления и положение дроссельной заслонки);
• Рабочие параметры двигателя (давление и температура на разных ступенях, тяга, скорость сжигания топлива).

Специальные калибровочные инструменты, поведение которых было определено в ходе предыдущих испытаний, могут быть доставлены на борт, чтобы дополнить встроенные в самолет датчики.

Затем во время полета эти параметры используются для расчета соответствующих характеристик летательного аппарата, таких как воздушная скорость, высота, вес и положение центра тяжести.

На отдельных этапах летных испытаний, особенно на ранних этапах разработки нового самолета, многие параметры передаются на землю во время полета и контролируются инженерами по летным испытаниям и технической поддержке или сохраняются для последующего анализа данных. Это обеспечивает мониторинг безопасности и позволяет анализировать собираемые данные как в режиме реального времени, так и в режиме полного моделирования.

Казнь [ править ]

Когда самолет или ракета-носитель полностью собраны и оснащены приборами, проводятся многочасовые наземные испытания. Это позволяет исследовать множество аспектов: базовую работу летательного аппарата, средства управления полетом , характеристики двигателя, оценку устойчивости динамических систем и дает первый взгляд на нагрузки на конструкции. После этого аппарат может отправиться в свой первый полет , что является важной вехой в любой программе разработки самолетов или ракет-носителей.

Программа летных испытаний включает несколько аспектов, среди которых:

• Управленческие качества , оценивающие управляемость самолета и реакцию на действия пилота во всем диапазоне полета;
• При тестировании характеристик самолет оценивается в отношении его прогнозируемых характеристик, таких как скорость, дальность, доступная мощность, лобовое сопротивление, характеристики воздушного потока и т. Д.
• Аэроупругая / флаттерная устойчивость, оценивает динамическую реакцию органов управления и конструкции самолета на аэродинамические (т. Е. Вызванные воздухом) нагрузки;
• Тестирование авионики / систем подтверждает, что все электронные системы (навигация, связь, радары, датчики и т. Д.) Работают должным образом;
• Структурные нагрузки измеряют напряжения на планере, динамических компонентах и ​​органах управления для проверки структурной целостности во всех режимах полета.

Специфические испытания военной авиации включают:

• Доставка оружия, которая проверяет способность пилота захватить цель с помощью бортовых систем и точно доставить боеприпасы к цели;
• Оценка отделения боеприпаса при выходе из самолета, чтобы убедиться в отсутствии проблем с безопасностью;
• дозаправка в воздухе ;
• Измерение радиолокационной / инфракрасной сигнатуры;
• Авианосные операции.

Аварийные ситуации рассматриваются как обычная часть всей программы летных испытаний. Примеры: отказ двигателя на различных этапах полета (взлет, крейсерский полет, посадка), отказы систем и ухудшение управления. Общий рабочий диапазон (допустимая полная масса, центр тяжести, высота, максимальная / минимальная воздушная скорость, маневры и т. Д.) Устанавливается и проверяется во время летных испытаний. Безопасность воздушного судна всегда подтверждается сверх пределов, разрешенных для нормальной эксплуатации в Руководстве по летной эксплуатации.

Поскольку основной целью программы летных испытаний является сбор точных технических данных, часто по конструкции, которая не полностью проверена, пилотирование самолета для летных испытаний требует высокой степени подготовки и навыков. По существу, такие программы обычно выполняются специально обученным летчиком-испытателем , данные собираются инженером-испытателем и часто визуально отображаются пилоту-испытателю и / или инженеру-испытателю с использованием приборов летных испытаний .

Анализ и отчетность [ править ]

Он включает в себя анализ полета для сертификации. Он анализирует внутреннюю и внешнюю часть полета, проверяя все его мелкие части. Отчетность включает результат анализа данных.

Введение В летно-технические характеристики самолета входят различные задачи, такие как взлет , набор высоты , круиз , ускорение , замедление , снижение , посадка и другие базовые маневры истребителя и т. Д.

После летных испытаний, самолет должен быть сертифицирован в соответствии с их правилами , как FAA «s FAR , EASA » ы сертификации Спецификации (CS) и Индии «s Air персонала по соблюдению и требований.

1. Оценка летных характеристик и документация

• Обработка полетных данных включает фильтрацию, коррекцию смещения и разрешение по траектории полета ( траектории ).
• Анализ участков полета по данным летных испытаний.
• Оценка тяги с использованием Performance Cycle Deck (PCD).
• Расчет тяги в полете с использованием тяги в полете (IFTD).
• Документация летных характеристик со стандартными процедурами.
• Проверка и обновление летно-технической модели ВС.

2. Снижение летно-технических характеристик до стандартных условий.

• Модельная оценка летно-технических характеристик самолета с международными стандартными атмосферными условиями (ISA).
• Нестандартные (испытанные) условия изучаются путем индивидуального включения стандартной массы, высоты, скорости, настройки дроссельной заслонки .
• Индивидуальные эффекты добавляются к испытанным (нестандартным) условиям для получения характеристик в условиях международной стандартной атмосферы для сертификации .
• Для взлета и посадки также учитывается влияние ветра .

3. Подготовка и проверка графиков производительности для руководства по рабочим данным (ODM)

Диаграммы характеристик позволяют пилоту прогнозировать взлетные, наборные, крейсерские и посадочные характеристики самолета. Эти графики, предоставленные производителем, включены в AFM./ POH. Информация, которую производитель предоставляет на этих диаграммах, была получена в результате испытательных полетов, проведенных на новом самолете в нормальных условиях эксплуатации с использованием средних навыков пилотирования, а также с самолетом и двигателем в хорошем рабочем состоянии. Инженеры записывают летные данные и создают графики характеристик на основе поведения самолета во время тестовых полетов. Используя эти диаграммы характеристик, пилот может определить длину взлетно-посадочной полосы, необходимую для взлета и посадки, количество топлива, которое будет использоваться во время полета, и время, необходимое для прибытия в пункт назначения. Важно помнить, что данные с карт не будут точными, если самолет находится в плохом рабочем состоянии или при эксплуатации в неблагоприятных условиях.Всегда учитывайте необходимость компенсации показателей производительности, если самолет не в хорошем рабочем состоянии или навыки пилотирования ниже среднего. Каждый самолет работает по-разному и, следовательно, имеет разные характеристики. Вычисляйте характеристики самолета перед каждым полетом, поскольку каждый полет индивидуален.

Каждая карта основана на определенных условиях и содержит примечания о том, как адаптировать информацию к условиям полета. Важно прочитать каждую диаграмму и понять, как ее использовать. Прочтите инструкции производителя. Для объяснения того, как использовать диаграммы, обратитесь к примеру, предоставленному производителем для этой конкретной диаграммы.

Информация, предоставляемая производителями, не стандартизирована. Информация может содержаться в формате таблицы, а другая информация может содержаться в формате графика. Иногда комбинированные графики включают два или более графиков в один график, чтобы компенсировать несколько условий полета. Комбинированные графики позволяют пилоту прогнозировать летно-технические характеристики самолета для изменений плотности, высоты, веса и ветра на одном графике. Из-за огромного количества информации, которую можно извлечь из этого типа диаграмм, важно быть очень точными при чтении диаграммы. Небольшая ошибка в начале может привести к большой ошибке в конце.

Оставшаяся часть этого раздела охватывает информацию о характеристиках воздушного судна в целом и обсуждает, какую информацию содержат карты и как извлекать информацию из карт с помощью методов прямого считывания и интерполяции. Каждая карта содержит большой объем информации, которую следует использовать при планировании полета. Будут обсуждены примеры форматов таблиц, графиков и комбинированных графиков для всех аспектов полета.

Интерполяция Не всю информацию на графиках легко извлечь. Некоторые карты требуют интерполяции для поиска информации для конкретных условий полета. Интерполяция информации означает, что, взяв известную информацию, пилот может вычислить промежуточную информацию. Однако пилоты иногда округляют значения из графиков до более консервативных. Использование значений, отражающих несколько более неблагоприятные условия, дает разумную оценку информации о производительности и дает небольшой запас прочности. На следующем рисунке показан пример интерполяции информации из диаграммы взлетной дистанции:

• Оценка модели для широкого диапазона атмосферных условий, параметров полета и двигателя.
• Подготовка и проверка диаграмм и таблиц на основе оценки модели для прогнозирования характеристик самолета.
• Это позволит пилоту действовать эффективно и безопасно, а также проводить сравнения характеристик.

Группа летных испытаний [ править ]

Состав группы летных испытаний будет варьироваться в зависимости от организации и сложности программы летных испытаний, однако есть некоторые ключевые игроки, которые обычно являются частью всех организаций, проводящих летные испытания. Руководителем группы летных испытаний обычно является инженер-летчик-испытатель (FTE) или, возможно, пилот-испытатель.. Также могут быть задействованы другие FTE или пилоты. Другими членами группы будут инженер по летным испытаниям по приборам, техники по системам КИПиА, отдел технического обслуживания самолетов (механики, электротехники, специалисты по авионике и т. Д.), Инспекторы по качеству / обеспечению качества продукции, персонал наземных вычислительных центров / центров обработки данных, а также логистика. и административная поддержка. Инженеры из различных других дисциплин будут поддерживать тестирование своих конкретных систем и анализировать данные, полученные для их области специализации.

Поскольку многие программы разработки самолетов спонсируются государственными военными службами, военные или работающие в правительстве гражданские пилоты и инженеры часто включаются в команду летных испытаний. Представители правительства осуществляют надзор за программой, а также рассматривают и утверждают данные. Правительственные летчики-испытатели также могут участвовать в реальных испытательных полетах, возможно, даже в первом / первом полете .

См. Также [ править ]

• Первый полет
• Рейтинговая шкала Купера-Харпера
• Аэрокосмическая техника
• Инженер-летчик-испытатель
• Аппаратура летных испытаний
• Система сбора данных
• Привязанные летные испытания
• Список аэрокосмических центров летных испытаний

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Стивен Корда: Введение в аэрокосмическую технику с точки зрения летных испытаний. Wiley, 2017, ISBN 978-1-118-95336-5 . 
• Роберт Стенгель: Динамика полета. Princeton University Press, 2004, ISBN 0-691-11407-2 . 

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы, связанные с летными испытаниями самолетов .

• Общество летчиков-испытателей
• Общество инженеров-летчиков-испытателей
• Комитет по безопасности летных испытаний
• Общество летных испытаний Австралии
• Устойчивость и управляемость самолета
• НАСА Введение в летные испытания
• Список предметов Университета Крэнфилда по динамике полета
• Летные испытания самолетов авиации общего назначения CAFE Foundation
• (ссылка исправлена) множество текущих программ летных испытаний (на немецком языке) Источник: FliegerWeb.com
• Модуль программ летной подготовки