Lielo fiksēto spārnu BGS apledojuma sertifikācijas testēšana

Nelielu elektrisko BPLA apledojuma problēma parasti tiek risināta ar apsildāmu propelleri vai apsildāmu Pito cauruli — tas ir mērķtiecīgs risinājums nelielam komponentam ar ierobežotu jaudu. Apledojums MALE vai HALE klases lidaparātiem ir pilnīgi cita mēroga problēma: tā ir visa lidaparāta sertifikācijas prasība, kas balstīta uz standartiem un tiek testēta tajos pašos apledojuma apstākļos, kādos tiek sertificēti pilotējamie transporta lidaparāti, jo šajā mērogā lidaparāts lido tādos pašos laikapstākļos.

1. Sertifikācijas standarts ir tāds pats kā pilotējamiem lidaparātiem

Šīs klases testēšanas atsauces iekārta ir NASA Apledojuma pētniecības vēja tunelis (Icing Research Tunnel - IRT) Glena Pētniecības centrā — viens no pasaulē lielākajiem atdzesētajiem vēja tuneļiem, kas veltīts lidaparātu apledojumam, un iekārta, kas precīzi atkārto FAA apledojuma sertifikācijas standartu Federālo aviācijas noteikumu 25. daļas C pielikumā . Tās publicētie raksturlielumi parāda, ko patiesībā prasa "pilna mēroga apledojuma sertifikācija":

Testa sekcija 6 ft augsta × 9 ft plata × 20 ft gara
Testa sekcijas gaisa ātrums 50 līdz 350 knots
Testa sekcijas kopējā temperatūra –25°C līdz 5°C
Šķidrā ūdens saturs 0,2 līdz 3,0 g/m³ , ar mākoņa vienmērīgumu ±10% robežās
Pilienu vidējais tilpuma diametrs 15 līdz 50 µm
Vienmērīgs apledojuma mākonis, kas pārklāj 4,5 reiz 6 ft no testa sekcijas
Simulēta dzinēja kompresora gaisa (bleed-air) plūsma līdz 1 lb/s , lai testētu termiskās pretapledojuma sistēmas, kas izmanto karstu kompresora gaisu

IRT testē pilna izmēra lidaparātu komponentus, kā arī lidmašīnu un helikopteru mēroga modeļus, un tā klientu saraksts — Boeing, Bell Helicopter, Goodrich, Cessna, Sikorsky, kā arī ASV Armija, Jūras spēki un Gaisa spēki — atspoguļo, ka šī ir sertifikācijas līmeņa infrastruktūra, nevis tikai pētniecības objekts. Jaunākās NASA apledojuma testu kampaņas ir paplašinājušas kalibrēšanas darbu arī attiecībā uz jaunākajiem O pielikuma pārdzesētu lielu pilienu (SLD) apstākļiem, ko tagad pieprasa gan FAA, gan EASA līdzās sākotnējiem C pielikuma apstākļiem.

2. Kāpēc pretapledojuma tehnoloģija atšķiras atkarībā no mēroga

Pretapledojuma tehnoloģija krasi atšķiras atkarībā no lidaparāta mēroga, un tas notiek fiziska iemesla dēļ: pieejamās jaudas. Elektrotermiskā apsilde — pieeja, kas raksturīga nelieliem BPLA — ir ierobežota ar akumulatora strāvas stiprumu, ko var nodrošināt neliela elektriskā platforma, tāpēc to parasti izmanto tikai nelieliem, īpaši svarīgiem komponentiem, piemēram, propellerim vai Pito zondei, nevis visam spārnam.

Lielam, ar degvielu darbināmam MALE vai HALE lidaparātam ir pilnīgi cits jaudas budžets, un tas paver iespēju izmantot termisko pretapledojuma sistēmu, izmantojot dzinēja kompresora gaisu , kas tiek novadīts uz spārna priekšējo malu caur pikolo cauruli — tā ir tā pati pamata arhitektūra, ko pilotējamie transporta lidaparāti izmanto jau gadu desmitiem, un tā ietaupa lidaparātu no nepieciešamības pārvadāt elektroenerģijas ģenerēšanas jaudu, ko prasītu pilnībā elektriska pretapledojuma sistēma. Dokumentēti piemēri šajā mērogā ietver RQ-4 Global Hawk , kura dzinēja pārsega pretapledojuma sistēma izmanto siltumu, kas iegūts no lidaparāta hidrauliskās sistēmas, nevis kompresora gaisu — tas ir atgādinājums, ka "termisko aizsardzību" lielā BGS var inženierēt no vairāk nekā viena borta siltuma avota, un pareizā izvēle ir atkarīga no lidaparāta specifiskās sistēmu arhitektūras.

3. Kas jāietver lielo fiksēto spārnu apledojuma testu kampaņā

Testēšana atbilstoši faktiskajiem sertifikācijas apstākļiem , nevis patvaļīgiem aukstiem un mitriem apstākļiem — C pielikuma šķidrā ūdens saturs, pilienu izmērs un temperatūras kombinācijas ir precīzi norādītas, jo dažādas kombinācijas rada dažādas ledus formas un atšķirīgus aerodinamiskos zudumus.
O pielikuma pārdzesētu lielu pilienu apstākļi līdzās C pielikumam , jo SLD apledojums rada ledus uzkrāšanos tālāk uz aizmuguri uz aerodinamiskā profila nekā klasiskais C pielikuma apledojums, vietā, ko pretapledojuma sistēmas, kas izstrādātas tikai atbilstoši C pielikumam, var nenosegt.
Visa termiskā sistēma, nevis tikai apsildāmā virsma — kompresora gaisa sistēmai tas nozīmē gaisa kanālu, pikolo caurules sadalījuma un siltuma piegādes testēšanu simulētā dzinēja plūsmā, nevis tikai izolētu ledus atdalīšanās mērīšanu no apsildāma paneļa.
Aerodinamiskā veiktspēja ar pievienotām reālistiskām ledus formām , jo sertifikācija galu galā ir par lidaparāta lidošanas īpašībām ar ledu, ap kuru ir izstrādāta aizsardzības sistēma — nevis tikai par to, vai aizsardzības sistēma labākajā gadījumā novērš ledus veidošanos.
Pilna izmēra komponenti visur, kur to prasa sertifikācijas bāze — IRT dokumentētā spēja testēt pilna izmēra lidaparātu komponentus pastāv tieši tāpēc, ka ledus uzkrāšanās fizika uz dažiem komponentiem nav precīzi mērogojama uz nelielu modeli.

4. Piecas kļūdas, ko mēs novērojam

Pretapledojuma aizsardzības uztveršana kā komponentu līmeņa elektrotermiska problēma jebkurā lidaparāta mērogā. Tas, kas darbojas neliela BPLA propellerim, nav attiecināms uz MALE/HALE spārnu — gan jaudas budžets, gan sertifikācijas bāze ir atšķirīgi.
Tikai C pielikuma testēšana un pieņēmums, ka tas aptver "apledojumu". O pielikuma pārdzesētu lielu pilienu apstākļi tagad ir atsevišķa, obligāta sertifikācijas bāzes daļa daudzās programmās, un tie izraisa apledojumu citā aerodinamiskā profila daļā.
Siltuma avota validēšana bez piegādes sistēmas validēšanas. Kompresora gaisa sistēmas pikolo caurules sadalījums un zudumi gaisa kanālos ir tikpat svarīgi kā pieejamais sākotnējais siltums — sistēma, kas darbojas uz papīra, var nenodrošināt pietiekamu jaudu spārna galā.
Ledus novēršanas mērīšana, nemērot aerodinamiskos zudumus. Sertifikācija nav tikai par to, "vai veidojas ledus" — tā ir par to, "kā lidaparāts lido ar ledus formām, pret kurām aizsardzības sistēma ir validēta".
Pieņēmums, ka mēroga modelis atspoguļo visu to pašu, ko pilna izmēra komponents. Ledus uzkrāšanās fizika ir viena no jomām, kur mēroga efekti ir vismazāk piedodami, un tieši tāpēc sertifikācijas līmeņa apledojuma vēja tuneļi tieši testē pilna izmēra komponentus.

5. Ko tas nozīmē jūsu programmai

Pastāstiet mums par savu sertifikācijas bāzi un pretapledojuma arhitektūru , un mēs izstrādāsim testēšanas programmu atbilstoši faktiskajiem C pielikuma un O pielikuma apstākļiem, pret kuriem jūsu lidaparātam ir jāsertificējas — nevis tikai vispārīgu aukstā laika pārbaudi. Saistītā lasāmviela: mūsu galvenais raksts par

long-range fixed-wing UAS testing

Avoti un piezīmes

NASA Apledojuma pētniecības vēja tuneļa iekārtas raksturlielumi (testa sekcija 6 ft × 9 ft × 20 ft, gaisa ātrums 50–350 knots, kopējā temperatūra –25°C līdz 5°C, šķidrā ūdens saturs 0,2–3,0 g/m³ ar ±10% mākoņa vienmērīgumu, pilienu MVD 15–50 µm, vienmērīgs apledojuma mākonis 4,5 reiz 6 ft, simulēta dzinēja kompresora gaisa plūsma līdz 1 lb/s, FAA FAR 25. daļas C pielikuma apledojuma sertifikācijas standartu atkārtošana, pilna izmēra lidaparātu komponentu un lidmašīnu un helikopteru mēroga modeļu testēšana, kā arī tā klientu bāze, tostarp Boeing, Bell Helicopter, Goodrich, Cessna, Sikorsky un ASV militārie dienesti): NASA Glenn Research Center / NASA Aeronautics Test Program, "Icing Research Tunnel" faktu lapa.
IRT kalibrēšanas darba paplašināšana uz FAA/EASA O pielikuma pārdzesētu lielu pilienu (SLD) apstākļiem jaunākajās NASA testu kampaņās ir dokumentēta turpmākajās NASA Glenn apledojuma pētniecības publikācijās NASA Tehnisko ziņojumu serverī.
Elektrotermiskā pretapledojuma aizsardzība kā tipiska pieeja nelieliem BPLA komponentiem ar ierobežotu jaudu, salīdzinājumā ar termisko kompresora gaisa pretapledojuma sistēmu, izmantojot pikolo cauruli, kā pieeju, kas piemērota lieliem, ar degvielu darbināmiem HALE lidaparātiem, un RQ-4 Global Hawk dzinēja pārsega pretapledojuma sistēma, kas iegūst siltumu no lidaparāta hidrauliskās sistēmas: atbilst publicētajai literatūrai par lidaparātu pretapledojuma sistēmām.
Lidaparāta fons RQ-4B Global Hawk (HALE klase): atbilst mūsu publicētajam rakstam par liela darbības rādiusa fiksēto spārnu BGS testēšanu (MALE, HALE un VTOL).
Testēšanas metodoloģijas norādījumi (pilna diapazona C pielikuma un O pielikuma testēšana, visas sistēmas termiskā validācija, aerodinamisko zudumu mērīšana ar pievienotām ledus formām, pilna izmēra komponentu testēšana) ir TunnelTech inženiertehniskā prakse, kas tieši atbilst iepriekš dokumentētajiem sertifikācijas līmeņa iekārtas raksturlielumiem.

Lielo fiksēto spārnu BGS apledojuma un vissezonas sertifikācija