Източник на изображение, THINKSTOCK

безопасността

Виртуалните аеродинамични тунели позволяват самолетите да бъдат тествани много преди да бъдат сглобени.

Всеки самолет, който излиза в небето, е ударен от мълния поне веднъж годишно, средно. Как производителите гарантират, че техните самолети не страдат от последиците от това климатично явление и други често срещани опасности?

Самолетите са изминали дълъг път, откакто първите изследователи излязоха до небето с кожените си якета, капачки и дебели очила. Тогава беше нужна добра доза вяра - и късмет - да се качиш на техните летателни машини.

Сто години по-късно пилотите командват високо сложни самолети, построени от специални материали, като въглеродни влакна, и способни да работят в голяма степен благодарение на компютрите. Дните на летене „на крило и молитва“ са зад нас.

Днес всички самолети са подложени на невероятно сложни и строги тестове. И те имат зелена светлина да летят само след като са преминали дълъг списък от тестове: от птици, които са хвърлени срещу двигателите, до симулации на удар върху кабината или огъване на крилата под екстремни ъгли, за да проучат тяхната устойчивост.

Край на Може би и вие се интересувате

Развиващ

През последните десет години методите за изпитване претърпяха значителни промени както за наземни, така и за компютърни симулации. И в двата случая целта е да се сведе до минимум броят на часовете за летателни изпитания за всеки самолет.

Аварии от миналото - като самолет в Далас Форт-Уърт през 1985 г. по време на гръмотевична буря или електрическа повреда, свалила кораб TWA близо до Ню Йорк през 1996 г. - ускориха създаването на все повече и повече елементи на безопасността от ранния дизайн етапи. Тоест, много преди да превозвате пътници.

Източник на изображение, THINKSTOCK

Bombardier тества устойчивостта на крилата в това пространство на своята фабрика.

Много от нас са преживели турбулентно пътуване със самолет, но тези рутинни сътресения - макар и винаги плашещи, с тези внезапни падания или внезапно треперене на крилата - не са нищо в сравнение с изключително суровите тестове, на които е подложен самолетът, преди да започне вашата търговска операция.

Много от моделите за пътнически транспорт например могат да огънат крилата си почти на 90 градуса на тестови стендове.

За да видят как се държат крилата и фюзелажа, когато плавателният съд носи както нормални, така и извънредни товари през целия си полезен живот, производителите извършват така наречените "статични тестове".

Airbus например извърши тест за максимално натоварване в специално проектирана камера за своя модел A350 XWB през декември 2013 г. Крилата на самолета бяха подложени на натоварване 1,5 пъти по-голямо от това, което някога ще изпитат в експлоатация. И при максимално натоварване върхът на крилото се издигна повече от пет метра, образувайки ъгъл от почти 90 градуса.

Последният тест се състои от счупване на крилата, за да се намери максималната точка на тежестта, която те поддържат преди счупването и да се гарантира, че тази точка е далеч над очакваното нормално ниво на натоварване.

Заплахата от птиците

Ако самолет се сблъска с ято гъски, движещи се в по-топлите райони, това не само ще бъде кървава среща за птиците: това също представлява много значителна опасност за тези, които влизат в самолета. Дори и най-малките птици могат да причинят експлозия или парализа на двигателя.

Според скорошно проучване, проведено от Международния комитет по стачките на птици, инцидент с човешки загуби се случва на всеки един милиард летателни часа.

През повечето време стачките на птици представляват малка опасност за самолетите, въпреки че обикновено са фатални за птиците.

Но такива инциденти могат да причинят щети на търговските самолети, като ремонтът им струва около 1,2 милиарда годишно.

Източник на изображения, WIKIMEDIA COMMONS

Сблъсъкът с птици е фатален за животните, но крие и рискове за двигателите.

Един от пионерите на авиацията, Кал Роджърс, е първият човек, убит при удар с птица. През 1912 г. самолетът му катастрофира при сблъсък с чайка, която се заплита в контролните кабели на самолета на плажа в Лонг Бийч, Калифорния, които се заплитат в контролните кабели на самолета. Самолетът на Роджърс се разби и той се удави.

Стачките на птици остават проблем, дори когато самолетите стават все по-усъвършенствани и здрави. На 15 януари 2009 г. сблъсъкът на Airbus A320 на US Airways със стадо гъски нанесе щети и на двата двигателя и самолетът по чудо се приземи в нюйоркската река Хъдсън, със своите 155 пътници и екипажа в безопасност и безопасност.

Снарядни пилета

За да са сигурни, че двигателите ще продължат да работят в случай на удар на животно, производителите тестват точно това: те изстрелват мъртви птици при тестови двигатели на земята, използвайки така наречения „птичи стрелец“, оръдие за сгъстен въздух с голям диаметър.

Източник на изображение, THINKSTOCK

Тест за устойчивост на вибрации в бойни самолети.

Спусъкът е изобретен през 50-те години от компанията De Havilland във Великобритания; прясно заклани пилета бяха опаковани в пистолет със сгъстен въздух и изстреляни по прозорците и двигателите.

Фабриките също така симулират въздействие на птици върху пилотската кабина, използвайки оръжието, за да задвижат птиците към предното стъкло и да потвърдят, че прозорците няма да се счупят или че пътят на полета на самолета няма да бъде засегнат.

„Използвахме домашни птици, за да тестваме структурата на самолетите“, казва Адам Тишлер от Отдела за комуникация на полетните тестове на Boeing. „Това не е често срещан тест, но може да бъде ефективен начин за оценка на резултатите от въздействието на животните върху самолета“.

А водата може да е друг проблем. За да се тества какво се случва, когато големи количества течност влязат в двигателя - например в случай на обилен дъжд - самолетите пътуват през специално проектиран воден канал.

„Тези тестове осигуряват правилното функциониране на двигателите и спирачните системи, когато колелата хвърлят вода, ако например самолетът кацне в големи локви на пистата“, казва Джъстин Дъбън, Airbus.

Други тестове се състоят в принуждаване на постоянен поток от вода или изстрелване на ледени стружки към двигателите, за да се симулира преминаване през облак от градушка.

Тестове за топлина и студ

За да проверят дали двигателите, системите и материалите ще функционират правилно при различни температури, производителите стартират своята "топла и студена кампания" за тестване на самолети в екстремни горещи и студени условия.

Като пример, за да проверят дали най-новият Airbus A350 XWB е способен да издържа на минусови температури, инженерите го преместиха в Икалуит, столицата на територията на Нунавут, в канадската Арктика.

Там тя остана една седмица и, сред проведените тестове, експлоатацията на самолета на земята и във въздуха при температури под -28 ° С, както и извършването на тестове за обръщане на тягата със сняг, което е основно това, което би се случило при изненадващо спиране по време на прекъснато излитане.

Тестовете също включват изключване и включване след дълъг период при ниски температури, казва Дъбън.

Самолетът прекарва и около седмица в подобни тестове на летища на височини, като тези на Кочабамба и Ла Пас (Боливия) или Адис Абеба (Етиопия), наред с други.

Експлоатацията на самолет на такава височина създава голямо натоварване на двигателите и другите системи. За да се провери дали всичко работи правилно, тестовете включват излитания с всички работещи двигатели, както и тренировки за повреда на двигателя. Функцията на автопилота също се оценява по време на кацания (и прекъснати кацания).

Източник на изображение, THINKSTOCK

Тестовете се извършват върху парчетата, но също така и със симулатори.

„Целта на всички тези тестове е да потвърдят цялостната работа на двигатели, системи, материали ... и да гарантират, че пътниците, ако някога се окажат в непредвидени ситуации, винаги са в контролирана среда“, казва Дъбън.

Междувременно аеродинамичните тунели позволяват на производителите да оценят всички фази на полета, включително екстремните условия. Например Boeing извършва оценки в своя замразяващ тунел за аеродинамични изследвания (Brait), казва Адам Тишлер от отдела за тестване и оценка на компанията.

Тунелът може да тества скорости между 60 и 250 възела (110 км/ч до 463 км/ч), при температури до -40 ° С, казва Тишлер. Тези съоръжения позволяват на Boeing да симулира различни условия на дъжд, лед и облаци, с които въздухоплавателното средство може да се сблъска във въздуха.

Виртуална желязна птица

Един от най-модерните начини за тестване на съвременни самолети е да се изгради сърцето на самолета във фабриката и след това да се тестват цифрово системите.

Bombardier, например, притежава наземно тестово съоръжение, наречено "Aircraft Zero" (Aircraft Integrated Systems Test Area, или Ciasta) в Монреал. По принцип изпитателен стенд, който съдържа всички ключови системи на стандартен самолет. Използва се за "симулиране на виртуален полет, преди самолетът действително да излети", казва Себастиен Мюло, представител на компанията.

Симулацията използва високотехнологични проекти на вътрешните системи на самолета, наречени Iron Birds. „Железните птици могат да симулират всички участъци от полет като излитане, круизна навигация, кацане и т.н., така че самолетът преминава виртуални тестове на„ реални “полети, сякаш пътува от Лондон до Дубай, но без наистина да лети, "казва Mullot. „Всичко това може да бъде тествано много преди първите части от самолета да бъдат сглобени.“.

Симулацията помага да се предскаже всякакъв вид проблем в конструкцията, като миниатюрни прекъсвания, които могат да се появят по време на живота на самолета. Възможно е дори да се оцени виртуално въздействието на птиците върху кабината и срещу ръба на крилата.

„Можем да предскажем структурно поведение според теглото на птицата и точката на сблъсъка“, казва Жан-Луи Монтел, заместник-директор на конструкторското бюро в Dassault Aviation, френски производител.

Инженерите извършват и ултразвукови тестове на частта, където крилото се среща с фюзелажа; Това ви позволява да изследвате материала вътре и да откриете възможни дефекти, без да се налага да разглобявате самолета.

Източник на изображение, BOMBARDIER

Крилата са поставени на специален стенд за изпитване, докато се счупят поради стрес.

И лъчите?

Средно всеки търговски самолет се удря от мълния веднъж годишно, според "Lightning Laboratory" от университета в Кардиф, Великобритания. Формално изследователският център се нарича Morgan Botti Laboratory и е в Инженерното училище: наскоро отворен, той е мястото за метеорологични тестове, използвано например от Airbus.

Традиционните алуминиеви самолети обикновено са в състояние да продължат пътуването си безопасно след удар на мълния: високата проводимост на алуминия позволява електричеството да се разсейва по цялата конструкция на самолета, без да причинява никакви щети.

Но в днешно време не всички самолети са изградени с метал: за да се намали теглото и следователно разходът на гориво, следващото поколение самолети използва нови и по-леки материали като въглеродни влакна, чиято електропроводимост е много по-ниска от алуминия.

Източник на изображения, WIKIMEDIA COMMONS

Airbus подложи своя A350 на строги тестове, включително замразяване в арктически условия.

Това може да доведе до подобряване до 25% на горивната ефективност. Тези материали обаче трябва да бъдат защитени от удари на мълния. И това става чрез добавяне на фина метална или алуминиева мрежа.

„Този ​​слой е безопасен и ефективен и може успешно да разсейва заряда, намалявайки щетите“, казва Матю Коул от Airbus. От друга страна, той има недостатъка, че добавя тежест към самолета.

В Лабораторията за мълния в Кардиф изследователите търсят други решения за защита на системите от удари на мълния, като поддържат нивата на безопасност, но без да добавят тежест. Работата е "да се поставят панели под светкавични тестове, за да се разбере по-добре реакцията на различни материали", казва Коул. Разрядът може да достигне 100 000 ампера, достатъчно за захранване на малък град.

В Boeing се използват две различни системи за измерване на удара на мълнията. Единият се състои от двумегаволтов генератор за високо напрежение, който произвежда мълнии "удари" в затворено пространство. Вторият е 50-60 киловата висока токова система, която може да има мощност от 200 000 ампера, способна да симулира мощни въздействия върху повърхността на самолета.

Преминахме дълъг път от 50-те години на миналия век, когато новите търговски авиокомпании страдаха от повтарящи се и сериозни проблеми, някои с фатални последици.

Оттогава производителите на самолети са изследвали по-сложните алтернативи за тестване на своите самолети. Така че следващия път, когато попаднете в турбуленция в средата на полета, бъдете сигурни, че вашият самолет е оцелял в много по-лоши условия.