Джерело зображення, THINKSTOCK

безпеки

Віртуальні аеродинамічні труби дозволяють перевіряти літаки задовго до їх складання.

Кожен літак, який піднімається в небо, в середньому вражається блискавкою принаймні раз на рік. Як виробники гарантують, що їхні літаки не зазнають наслідків цього кліматичного явища та інших загальних небезпек?

Літаки пройшли довгий шлях з тих пір, як перші дослідники піднялися в небо, одягнувши шкіряні куртки, кепки та товсті окуляри. Тоді потрібно було добру міру віри - і щастя - щоб сісти на свої літальні машини.

Через сто років пілоти командували надзвичайно складними літаками, виготовленими із спеціальних матеріалів, таких як вуглецеве волокно, і здатні працювати в основному завдяки комп’ютерам. Дні польоту «на крилі та молитві» позаду.

Сьогодні всі літаки проходять неймовірно складні та суворі випробування. І вони мають зелене світло для польоту лише після того, як вони пройшли довгий перелік випробувань: від птахів, яких кидають на двигуни, до імітацій удару по кабіні або згинання крил під крайніми кутами для вивчення їх опору.

Кінець Можливо, ви також зацікавлені

Еволюціонує

За останні десять років методи випробувань зазнали значних змін, як для наземного, так і для комп'ютерного моделювання. В обох випадках метою є мінімізація кількості годин льотних випробувань для кожного повітряного судна.

Аварії минулого, такі як авіалайнер у Далласі Форт-Уорт в 1985 році під час грози або електрична несправність, яка збила корабель TWA поблизу Нью-Йорка в 1996 році, прискорили створення все більшої кількості елементів безпеки з самого початку проектування етапи. Тобто задовго до перевезення пасажирів.

Джерело зображення, THINKSTOCK

Бомбардьє випробовує опір крил у цьому просторі своєї фабрики.

Багато з нас зазнали турбулентних подорожей літаків, але ці рутинні поштовхи - хоча і завжди страшні, з тими раптовими падіннями або раптовим тремтінням крил - це ніщо в порівнянні з надзвичайно жорсткими випробуваннями, які проходить літак.

Багато моделей пасажирського транспорту, наприклад, можуть зігнути крила майже на 90 градусів на випробувальних стендах.

Щоб побачити, як поводяться крила та фюзеляж, коли судно несе як звичайні, так і виняткові навантаження протягом усього терміну експлуатації, виробники проводять так звані "статичні випробування".

Наприклад, Airbus, у грудні 2013 року, провів випробування на максимальне навантаження в спеціально розробленій камері для своєї моделі A350 XWB. Крила літаків зазнавали навантаження, що в 1,5 рази перевищує те, що вони коли-небудь відчували в процесі експлуатації. А при максимальному навантаженні кінчик крила піднявся більше ніж на п’ять метрів, утворюючи кут майже 90 градусів.

Остаточне випробування складається з розбиття крил, щоб знайти максимальну точку ваги, яку вони підтримують до розриву, і переконатися, що ця точка значно перевищує очікуваний нормальний рівень навантаження.

Загроза птахів

Якщо літак зіткнеться із зграєю гусей, що рухається до теплих регіонів, це буде не лише кривавою зустріччю для птахів: це також представляє дуже значну небезпеку для тих, хто заходить всередину літака. Навіть найменші птахи можуть спричинити вибух або параліч двигуна.

Згідно з нещодавнім дослідженням, проведеним Міжнародним комітетом із страйків птахів, аварія із людськими втратами відбувається кожні один мільярд польотних годин.

Здебільшого страйк птахів представляє невелику небезпеку для літаків, хоча, як правило, це смертельний результат для птахів.

Але такі аварії можуть завдати шкоди комерційним літакам, вартість ремонту яких становить близько 1,2 мільярда на рік.

Джерело зображення, WIKIMEDIA COMMONS

Зіткнення з птахами є смертельним для тварин, але також несе ризик для двигунів.

Один із піонерів авіації, Кел Роджерс, був першою людиною, яка загинула від удару птахом. У 1912 році його літак розбився при зіткненні з чайкою, яка заплуталася в кабелях управління літаком на пляжі в Лонг-Біч, штат Каліфорнія, які заплуталися в кабелях управління літаком. Літак Роджерса розбився, і він втопився.

Страйки птахів залишаються проблемою, навіть коли літаки стають все більш досконалими та міцними. 15 січня 2009 року зіткнення літака Airbus A320 авіакомпанії US Airways із зграєю гусей спричинило пошкодження обох двигунів, і літак чудесним чином приземлився в річці Гудзон у Нью-Йорку, 155 пасажирів та екіпаж були цілі та надійні.

Снарядні кури

Щоб переконатися, що двигуни будуть продовжувати працювати в разі удару тварини, виробники тестують саме це: вони запускають мертвих птахів на випробувальних двигунах на землю за допомогою так званої `` стрілялки по птахах '' - стисненого повітряного гармати великого діаметру.

Джерело зображення, THINKSTOCK

Випробування стійкості до вібрації в бойовій авіації.

Курок був винайдений у 1950-х роках компанією De Havilland у Великобританії; щойно зарізаних курей упаковували в пістолет стисненого повітря і обстрілювали вікна та мотори.

Заводи також моделюють вплив птахів на кабіну, використовуючи зброю, щоб рухати птахів до лобового скла і підтверджують, що вікна не будуть розбиватися або що це не постраждає від траєкторії польоту літака.

"Ми використовували домашню птицю для тестування конструкції літака", - говорить Адам Тішлер з Відділу комунікацій з польотних випробувань "Боїнга". "Це не типовий тест, але він може бути ефективним способом оцінки результатів впливу тварин на літак".

І вода може стати ще однією проблемою. Щоб перевірити, що відбувається, коли у двигун потрапляє велика кількість рідини - наприклад, у випадку сильного дощу - літаки рухаються через спеціально розроблений водяний канал.

"Ці випробування забезпечують належне функціонування двигунів та гальмівних систем, коли колеса кидають воду, якщо, наприклад, літак приземляється у великих калюжах на злітно-посадковій смузі", - говорить Джастін Дубон, Airbus.

Інші випробування полягають у примушуванні постійного потоку води або вистрілюванні крижаних щіпок по двигунах для імітації проходження крізь хмарну хмару.

Тести на тепло і холод

Щоб перевірити, чи правильно працюють двигуни, системи та матеріали при різних температурах, виробники запускають свою "гарячу і холодну кампанію" для тестування літаків в екстремальних гарячих і холодних умовах.

Як приклад, щоб підтвердити, що найновіший Airbus A350 XWB здатний витримувати мінусові температури, інженери перенесли його в Ікалуїт, столицю території Нунавут, в канадській Арктиці.

Там він пробув тиждень, і серед проведених випробувань робота літака на землі і в повітрі при температурі нижче -28 ° С, а також виконання випробувань на реверс тяги зі снігом, що в основному і має відбутися у несподіваному гальмуванні під час перерваного зльоту.

Тести також включали вимкнення та ввімкнення після тривалого періоду при низьких температурах, каже Дубон.

Літак також проводить близько тижня у подібних випробуваннях у високогірних аеропортах, таких як Кочабамба та Ла-Пас (Болівія) чи Аддіс-Абеба (Ефіопія), серед інших.

Експлуатація літака на такій висоті створює велике навантаження на двигуни та інші системи. Щоб перевірити, чи все працює належним чином, тести включають зльоти з усіма працюючими двигунами, а також тренування пошкоджень двигуна. Функція автопілота також оцінюється під час посадки (і перерваної посадки).

Джерело зображення, THINKSTOCK

Випробування проводяться на шматках, але також на тренажерах.

"Мета всіх цих випробувань - перевірити повну роботу двигунів, систем, матеріалів ... і забезпечити, щоб пасажири, коли вони коли-небудь потрапляли в непередбачені ситуації, завжди знаходились у контрольованому середовищі", - говорить Дубон.

Аеродинамічні труби тим часом дозволяють виробникам оцінювати всі фази польоту, включаючи екстремальні умови. Наприклад, Boeing проводить оцінки у своєму морозильному тунелі для аеродинамічних досліджень (Brait), каже Адам Тішлер з відділу випробувань та оцінки компанії.

Тунель може перевірити швидкість від 60 до 250 вузлів (від 110 км/год до 463 км/год) при температурі до -40 ° С, говорить Тішлер. Ці засоби дозволяють Boeing моделювати різні дощі, лід та хмари, з якими літак може зіткнутися в повітрі.

Віртуальний залізний птах

Одним з найсучасніших способів випробування сучасних літаків є побудова серця літака на заводі, а потім цифрові випробування систем.

Наприклад, Бомбардьє володіє наземним випробувальним об'єктом під назвою "Aircraft Zero" (Aircraft Integrated Systems Test Area, або Ciasta) в Монреалі. В основному випробувальний стенд, який містить усі ключові системи стандартного літака. Застосовується для "імітації віртуального польоту до того, як літак фактично злетить", говорить Себастьян Мюло, представник компанії.

У моделюванні використовуються високотехнологічні конструкції внутрішніх систем літака, які називаються Iron Birds. "Залізні Птахи можуть імітувати всі ділянки польоту, такі як зліт, круїзна навігація, посадка і так далі, тому літак проходить віртуальні випробування" реальних "польотів, ніби він подорожував з Лондона до Дубая, але насправді не летячи, "говорить Мулло. "Все це можна перевірити задовго до того, як будуть зібрані перші частини літака".

Моделювання допомагає передбачити будь-які структурні проблеми, такі як мініатюрні обриви, які можуть з’явитися протягом життя літака. Можна навіть віртуально оцінити вплив птахів на кабіну та на край крил.

"Ми можемо передбачити структурну поведінку відповідно до ваги птиці та точки зіткнення", - говорить Жан-Луї Монтел, заступник директора конструкторського бюро французького виробника Dassault Aviation.

Інженери також проводять ультразвукові дослідження на тій частині, де крило стикається з фюзеляжем; Це дозволяє досліджувати внутрішню частину матеріалу та знаходити можливі дефекти, не розбираючи літак.

Джерело зображення, BOMBARDIER

Крила розміщуються на спеціальному випробувальному стенді до тих пір, поки вони не зламаються через стрес.

І промені?

За даними "Лабораторії блискавок" з Університету Кардіффа, Великобританія, в середньому кожен комерційний літак вражається блискавкою раз на рік. Формально дослідницький центр називається Лабораторія Моргана Ботті і він знаходиться в Інженерній школі: нещодавно відкритий, це метеорологічний полігон, що використовується, наприклад, Airbus.

Традиційні алюмінієві літаки, як правило, можуть безпечно продовжувати свою подорож після удару блискавки: висока провідність алюмінію дозволяє розсіювати електроенергію по всій конструкції літака, не завдаючи шкоди.

Але сьогодні не всі літаки побудовані з металом: для зменшення ваги і, отже, споживання палива, літаки наступного покоління використовують нові та легші матеріали, такі як вуглецеве волокно, електропровідність яких набагато нижча за алюміній.

Джерело зображення, WIKIMEDIA COMMONS

Airbus піддав свій A350 суворим випробуванням, включаючи заморожування в арктичних умовах.

Це може призвести до поліпшення паливної ефективності до 25%. Однак ці матеріали повинні бути захищені від удару блискавки. І це робиться додаванням тонкої металевої або алюмінієвої сітки.

"Цей шар безпечний та ефективний і може успішно розсіювати заряд, зменшуючи пошкодження", - говорить Метью Коул з Airbus. З іншого боку, він має той недолік, що додає вазі літаку.

У Кардіфській лабораторії блискавок дослідники шукають інші рішення для захисту систем від ударів блискавки, підтримуючи рівень безпеки, але без додавання ваги. Завдання полягає в тому, щоб "піддавати панелі на блискавичні випробування, щоб краще зрозуміти реакцію різних матеріалів", говорить Коул. Розряд може досягати 100 000 ампер, достатньо для забезпечення маленького міста.

У Boeing для вимірювання удару блискавки використовують дві різні системи. Один складається з двох мегавольтних генераторів високої напруги, які виробляють блискавки "удари" у закритому просторі. Другий - це система струму потужністю 50-60 кіловат, яка може мати потужність 200000 ампер, здатну імітувати потужний вплив на поверхню літака.

Ми пройшли довгий шлях з 1950-х років, коли нові комерційні авіакомпанії страждали від серйозних і неодноразових проблем, деякі зі смертельними наслідками.

З тих пір виробники літаків досліджували більш досконалі альтернативи випробування своїх літаків. Тож наступного разу, коли ви опинитеся в турбулентності в середині польоту, будьте впевнені, що ваш літак пережив набагато гірші умови.