Излитането на ново въздухоплавателно средство започва много преди кацащата му апаратура да напусне първо пистата. Съвременните технологии позволяват да се изпробва на практика дори нещо, което все още не съществува в природата с помощта на наземна система интегратор, или, в авиационния жаргон, Желязната птица. Желязната птица от Boeing 787 Dreamliner, която е построила гнездото си в ъгъла на хангара в изследователския център на Boeing в Сиатъл, функционално е подобна на истинска равнина, но външно изобщо не прилича на нея.
Ето как става …
Съвсем наскоро тестовите пейки заеха цели хангари и имаха конвенционални, но добре разпознаваеми крила, фюзелаж, опашка и кладенци. На мощни рамки, изработени от стоманени профили, оборудването инсталира хидравлични помпи, задвижващи механизми и органи за управление - рампи, капаци, асансьори, шаси механизми. Цялата тази периферия беше свързана с „пилотската кабина“чрез снопове проводници и силови кабели. Необходимостта да се имитира буквално истински самолет беше свързана с наличието на единна хидравлична система, която захранва аеродинамичните повърхности, спирачките и редица спомагателни системи. Взаимното подреждане на елементите на тази мрежа може да играе значителна роля в работата на машината.
Даже самые современные системы компьютерного моделирования пока не могут заменить тестов в аэродинамической трубе. Как правило, в туннелях «летают» масштабные модели самолетов, выполненные с потрясающим уровнем детализации. Модель выставляется в рабочей камере либо на системе калиброванных динамометрических растяжек, либо на динамометре-стойке. Как правило, пассажирские авиалайнеры продувают в низкоскоростных туннелях, обеспечивающих скорость потока в пределах 300 км/час. Но сеть и более мощные дозвуковые, трансзвуковые (в них иногда проводят тесты на флаттер) и даже гиперзвуковые туннели (до 14 Махов). В некоторых случаях в туннелях закрытого типа вместо воздуха применяют тяжелый фреон R-134a.
Boeing 787 Dreamliner частично се е преместил от вече познатата технология „fly-by-wire“към новия си етап на развитие - power-by-wire. Бордовият компютър вече насочва енергията чрез проводници към електрически помпи, които захранват отделни, различни хидравлични механизми. В някои агрегати беше възможно напълно да се откаже от хидравликата: въздушните и колесните спирачки, стартерите на двигателя, регулирането на ъгъла на стабилизатора бяха превключени на електрическо задвижване.
Освен това, разработчиците на Dreamliner са се отказали от традиционната система за обезвъздушаване на двигателя, за да поддържат желаното налягане в кабината и да предпазват крилото от обледеняване. Сега въздухът се издухва в купето от електрически компресор, а крилото се нагрява от термодвойки.
Промоционално видео:
Краш тестовете не се използват в гражданската авиация поради фантастично високата цена и абсолютната безсмисленост. Единственият сертификационен тест за катастрофа на пътнически самолет е извършен през декември 1984 г. във военновъздушната база на Едуардс, поръчан от Федералната агенция за авиация. Вярно, че обектът на сертифициране в случая изобщо не беше самолетът, а горивото в неговите резервоари.
Радиоуправляем четиримоторен Boeing 720 със 110 манекена на борда със скорост 272 км / ч се блъсна в дъното на изсъхналото езеро Роджърс.
Спускането беше умишлено осъществено със заключена, прозявка и преобръщане на колесника, за да се постигне гарантирано унищожаване на резервоарите за гориво при удряне на земята. Веднага след контакт със земята, колата се удави в море от огън, но 97% от информацията от 350 бордови сензора и три телевизионни камери бе безопасно премахната.
Програмата Controlled Impact Demonstration (CID), която струваше на съкровищницата 10 милиона долара, показа, че новият, за който се твърди, нелетлив керосин, няма предимства.
Следователно 75-тонната желязна птица от проект 787 е построена по съвсем различен начин. Доставчиците донесоха собствени щандове в Сиатъл, а инженерите на Boeing трябваше само да ги обединят с обща електронна нервна система - тънки информационни автобуси. Инженерите от екипа на Len Inderhees успяха да изпълнят три полетни мисии едновременно, тъй като новата Bird беше оборудвана с три работни процесора Honeywell.
Друга радикална разлика между новия системен интегратор и неговите братя е неговата роля в процеса на подготовка на машината за сертифициране. В случая с 787-ия модел желязната птица „лети” пред производствения „локомотив” за шест до осем месеца, а сглобяването на тестовите машини започва едва след като Inderhees успя да преобразува десетки различни системи в един организъм.
Според наземните „полети“, според Inderhees, са много подобни на истинските. В същото време на инженерите е позволено да играят малко глупаво, например, активно да работят клапите с максимална скорост или да провокират спиране в различни режими. Данните, натрупани от Iron Bird, стават в основата на "чернови" инструкции за полети, а пилотният екип на Boeing преминава курс за обучение по него, преди да седне на кормилото на истинската машина.
Полети без инструкции
Органите за сертификация на авиацията не регулират по никакъв начин количеството полетно време за изпитателни табла на нови пътнически лайнери, но като правило средната цифра се движи около 3000. В случая на Boeing 787 за по-малко от две години първите девет сглобени самолета останаха във въздуха за общо 5357 часа … И това не се брои хилядите, които стандартните двигатели Trent 1000 и GEnx-1B са работили на борда на летящата лаборатория Boeing 757 FTB.
Полетните изпитания се извършват с цел получаване на разрешително за експлоатация или за определяне на физическите граници на апарата. Втората група тестове е необходима за изготвяне на пилотна програма за обучение и сто процента увереност, че самолетът няма да излезе от контрол при критични ситуации. За сертифициране е достатъчно да се спазват стандартите за 42 параметъра на скоростта, а това не е трудно: всички съвременни машини са проектирани с огромен запас от маневреност и надеждност.
В теста за максимално огъване на крилото, представителите на FAA дават заслуга на дизайнерите, ако машината може да издържи три секунди претоварване. Но компаниите са склонни да получат новите си машини, които да правят това йога упражнение многократно. Същият Dreamliner висеше на стелажа два часа, докато върховете на съставното му крило бяха повдигнати с почти 8 m.
Най-трудните тестове за полет в "must-have програмата" са минималната скорост на излитане и теста на трептене. Flutter е най-опасното явление на разрушителния резонанс, което предизвика много самолетни катастрофи. Ключовият фактор за появата му е недостатъчната структурна твърдост. Нещо повече, разрушителните вибрации могат да се появят не само в крилото, но и при отпуснати врати, врати за кацане или товарна рампа.
Тестът за минимална скорост на излитане е един от най-зрелищните в цялата програма за полет, а за пилотите е най-труден. Преди изпълнението му екипажът се подлага на допълнителни инструкции и към фюзелажа в областта на кърмата е прикрепена предпазна опора за опашка. Airbus ee е изработен от пластмаса, Boeing предпочита дървен материал. Когато набира скорост, пилотът внимателно повдига носа на колата към небето с 10 °, докато опората докосне излитането (в този момент забележима вибрация се разпространява по целия корпус) и, ускорявайки се, чака колата да излети. Веднага след като скоростта е фиксирана, тя веднага се въвежда в ръководството за управление и се „пришива“в софтуера.
За изследователски цели американците безпощадно унищожават самолети в продължение на 20 години. Експериментите са проведени на специална стойка с височина 73 м в центъра на НАСА Лангли, която е построена през 1965 г. за тестване на последната фаза на кацане на лунните модули Аполон. За да се симулира лунната гравитация, копие на модула беше фиксирано върху специална суспензия, която компенсираше 5/6 от неговата маса, след което се спусна на земята от височина около 40 м. След като програмата на Аполо беше ограничена, беше решено да се препроектира структурата за изучаване на границите на здравина на напредналите авиационни материали. През 1974 г. щандът е оборудван със система за освобождаване на махало за тестове на катастрофи на леки самолети, хеликоптери, тестване на системи за защита на хеликоптер срещу сблъсъци с проводници и разглобяеми спасителни модули на бомбардировача General Dynamics F-111. До 2003 г. над 40 цивилни самолета бяха разбити до конете в Лангли, сред които имаше няколко иновативни композитни модела, както и 59 бойни, експериментални и цивилни "грамофони". Освен това, като част от програмата за CID през 1982 г., три пъти бяха извършени вертикални капки на фюзелажна секция на Boeing 707 с манекени на борда от височина 25 m.
Друг критичен параметър за скорост е скоростта на застоя (минимална стационарна скорост на полета). За да го определи точно, пилотът буквално спира колата във въздуха, пускайки тяга на двигателя и поддържайки клапата в крейсерско положение. Ако всичко е направено правилно, в момента, в който потока е нарушен, екипажът трябва да почувства най-силната вибрация по целия корпус. Всеки нов модел самолет преминава през стотици такива дубликати в различни режими на полет, след което в ръководството за експлоатация се появява нов абзац текст, а следващите „червени знамена“са написани в контролната програма.
Аварийни спирачки
Практикуването на техники за излитане и кацане при силен страничен вятър се извършва ръчно и автоматично в най-ярките точки на планетата. Например екипът на Dreamliner отиде до исландския Кефлавик, за да хване вятъра, но успяха да тестват колата само с 50 км / ч - семена за опитен пилот.
Излитания и кацания на мокра настилка 787, тествана в Сиатъл, където, сякаш нарочно, имаше топлина. Следователно, за да не се измъкне от строгия график на полета, пистата трябваше да бъде залята с 200 тона вода от четири спринклера.
Друго много зрелищно и непредвидимо изпитване в програмата за сертифициране на полета е определянето на максималната спирачна енергия или, преведено на автомобилен език, измерването на спирачния път. Специалният интерес на авиационната общественост към този тест се дължи на факта, че Dreamliner е единственият облицовка в света, оборудван с иновативни електромеханични спирачки Messier-Bugatti с дискове и накладки, изработени от DURACARB, специален клас въглеродни влакна с високо топлопоглъщане.
Първото изпитване на системата се проведе през април 2010 г. при излитането на 12-километров „космически“във военновъздушната база „Едвардс“. Масата на автомобила с помощта на воден баласт бе увеличена до 250 т. След стартирането на аварийно спиране Dreamliner, готов за излитане, оставяйки килограми изгорена гума на асфалта, спря на 220 м преди контролната маркировка FAA.
Специалните клапани незабавно издухаха излишния въздух от гумите, а пожарникарят, който се качи нагоре, беше оставен да наблюдава как нагрятите до 1400 ° въглеродни дискове се нагряват при 25 секунди на триене при натискане от 16-кВт задвижвания на осем спирачни двойки от 787-та.
Специалният десант на този самолет също е специален. 787-ият модел "стои" на първото окачване в историята на авиацията с композитни носещи елементи, разработени за Boeing от инженери на френската компания Messier-Dowty. Този уникален сайт е тестван от сеизмолозите от Сан Диего на най-големия в света сеизмичен щанд Калтранс. Тестовете в Калифорния отнеха шест месеца и потвърдиха превъзходната здравина на композитната структура. Максималното вертикално натоварване, което шасито успя да издържи, без да унищожи отделни елементи, надхвърли 450 тона.
В допълнение, стойката симулира вертикални, хоризонтални и странични вибрации с едновременно усукване. Но инженерите на Messier-Dowty решиха, че това не е достатъчно, и пренесоха комплекта от стелажи до Канада, до най-големия тестов стенд в света Goodrich Super Rig. Там те бяха оборудвани с колела със спирачна система, след което преминаха през серия тестове за падане, като изпуснаха шасито с 50-тонна стоманена платформа няколко пъти от височина 27 м. За да получите желания червен печат FAA в информационния лист, това беше повече от достатъчно.
Счупено крило
Тестовите пилоти получават честта да седнат начело на най-новия модел, когато вторият сглобен автомобил бъде изкаран от хангарите на монтажния завод. Първият, като правило, се изпраща, за да премине най-дългия тест в цялата програма за сертифициране на FAA - тест за умора. В продължение на три години, Dreamliner е тестван издръжливост денонощно в гигантска конструкция надземна кран. Машината беше окачена от водещи линии, а крилото, опашката и контролните елементи бяха закрепени в стоманен хидравличен порок. На този щанд 787, под бдителния контрол на електрониката, извърши стотици хиляди условни полети, изживявайки няколко обикновени живота на средностатистически пътнически самолет за три години.
Един от най-зрелищните тестове на програмата е тестът за счупване на крилото и проверка на фрагмент от фюзелажа и крилото за максимално огъване. В първия случай сериен комплект крило е инсталиран в стоманено прокрустово легло и е заплетен с десетки динамични връзки и хидравлични стопове. Тогава помпите се включват и цялата тази зловеща механика започва да дърпа крайния участък на крилото нагоре, докато не бъде напълно унищожена. Целта на изпитването е да се определи максимално допустимото натоварване на крилото, преди да загуби структурната си цялост.
Dreamliner успешно премина подобен тест в края на март 2010 г. в изследователския център в Еверет. По време на първия тест беше разкрито отделянето на композитната кожа от стрингерите и повече от шест месеца инженерите бяха ангажирани с отстраняването на проблема.
В теста за максимално огъване на крилото не трябва да се нарушава нищо. За да го осъществите, около "без опашката" фрагмент на облицовката е изграден брутален хидравличен багажник, способен да редува натоварване на крилото и фюзелажа с 1,5 пъти повече, отколкото се случва по време на най-екстремните въздушни маневри.
Всичко това е само малка част от проверките, които падат върху всеки нов модел пътнически самолет, било то Boeing, Airbus, Sukhoi или друг крилат самолет. Затова не се колебайте да си купите самолетен билет, да седнете по-удобно на стол и да не се страхувате от нищо!
Владимир Санников
