Контакты
Телефон
+38 (099) 554-33-84
Почта
Адрес
г. г. Киев, ул. Ялтинская 5Б

Сертификация воздушного судна

Сертификация воздушного судна

Ни одно воздушное судно в России и мире не может эксплуатироваться, а уж тем более перевозить пассажиров без соответствующих разрешительных документов. Одними из основных является сертификат типа воздушного судна или сертификат летной годности.
Для получения это сертификата воздушное судно должно успешно пройти соответствующие сертификационные испытания с целью подтверждения соответствия нормам летной годности.
В этой статье пойдет речь об измерительном оборудовании, которое используется при проведении сертификационных испытаний воздушных судов.

Какие виды испытаний бывают?

В процессе разработки и производства летательных аппаратов производятся сле­дующие виды испытаний:
-Доводочные испытания проводятся для подтверждения работо­способности выбранной конструкции агрегата, системы, отсека или узла во всем диапазоне заданных условий эксплуатации и режимов функционирования, а также с целью подтверждения полного соот­ветствия характеристик этих сборочных единиц заданным в техни­ческом задании (ТЗ) на проектирование. На этапе доводочных ис­пытаний допускается изменение конструкции элементов изделия, уточнение технологического процесса испытаний (замена одного метода испытаний другим, изменение параметров испытаний и т.д.), а также корректировка отдельных пунктов программы испы­таний (количество циклов наработки, величина действующих на­грузок и т. д.).

-Чистовые испытания являются заключительным этапом авто­номных отработочных испытаний и проводятся для подтверждения необходимой работоспособности сборочной единицы в соответст­вии с корректировкой по результатам конструкторских и доводоч­ных испытаний. Комплексные испытания ЛА проводятся с целью отработки функционирования всего комплекса систем, узлов, агрегатов и от­секов и определения соответствия эксплуатационно-технических характеристик ЛА заданным в ТЗ.

-Отработочные испытания проводятся как на опытном производстве ОКБ, так и на заводе-изготовителе. Для условий серийного производства характерны такие катего­рии испытаний, как приемосдаточные, периодические и типовые. Они проводятся на заводе-изготовителе.

-Приемосдаточные испытания (ПСИ) - это комплекс контроль­ных испытаний, проводимых с целью проверки качества изготовле­ния и соответствия изготовляемых сборочных единиц ЛА требова­ниям конструкторской и нормативно-технической документации (КД и НТД).

-Индивидуальные контрольные испытания на соответствие КД и НТД проходят 100% агрегатов, систем, узлов и отсеков, изготов­ляемых для каждого ЛА. В состав проверок при индивидуальных контрольных испытаниях не должны включаться такие, которые могут ухудшить качество объекта испытаний или привести к уменьшению гарантийного ресурса (в частности, воздействующие механические нагрузки должны быть в пределах упругой деформа­ции, электрические воздействия не должны приводить к пробою изоляции и т.д.).

-Установочные испытания проводятся с целью подтверждения отработанности технологических процессов изготовления сбороч­ных единиц ЛА на данном заводе или в цехе в случае, если объект испытаний ранее изготавливался на другом заводе или в другом цехе, а также в случае длительного перерыва (более двух лет) в из­готовлении. Испытания данной категории являются комплексными и включают в себя несколько различных видов (пневмогидравлические, механические, климатические).

-Контрольно-выборочные испытания (КВИ) проводятся при сдаче каждой партии сборочных единиц ЛА (4% от числа в партии, но не менее трех штук) с целью подтверждения соответствия дан­ной партии требованиям КД и КТД. Сборочные единицы поступа­ют в дальнейшее производство только в случае положительного результата КВИ.

-Периодические испытания проводятся с целью контроля, ста­бильности технологического процесса изготовления сборочных единиц ЛА и подтверждения возможности продолжения их изго­товления. Периодические испытания должны проводиться не реже 1 раза в год на сборочных единицах от любой партии, принятой но КВИ в течение данного года.

-Типовые испытания проводятся в случае внесения изменений в конструкцию или в технологию изготовления агрегата, узла, систе­мы или отсека КА, которые могут повлиять на их характеристики, с целью оценки эффективности и целесообразности этих изменений.

-Предполетными испытаниями называется совокупность техно­логических операций, проводимых на космодроме и предназначен­ных для проверки работоспособности систем, агрегатов и механиз­мов перед его запуском. Предполётные испытания включают в себя электрические, механические и пневмовакуумные испытания. Для проведения предполетных испытаний, подготовки к запуску и запуска с завода-изготовителя транспортируется на космодром.

-Электрические испытания - это всесторонняя проверка функ­ционирования бортовых систем согласно логике его работы. Электрические испытания на техническом комплексе должны быть по возможности идентичны электроиспытаниям на контрольно-испытательном стенде завода-изготовителя, что позволяет проводить их по аналогичной отрабо­танной эксплуатационно-технической документации и судить о ста­бильности результатов испытаний. Целью электроиспытаний на данном этапе является проверка работоспособности систем после его транспортировки с завода-изготовителя и сборки на техни­ческом комплексе.

-Стыковочные испытания - это детальные совместные испы­тания двух или более систем, особенно тесно между собой связан­ных (например, радиотехническая система и антенно-фидерная система, радиосистема мягкой посадки и система управления мяг­кой посадкой, научная аппаратура и система снятия информации и др.). При этих испытаниях связи стыкуемых систем с другими системами отсутствуют, электропитание единое (штатное, нештатное). При этом используется, как правило, штатная коммутационно­-распределительная аппаратура.

-Комплексные испытания - это испытания всех систем, объе­диненных в единую бортовую схему, с имитацией штатных и воз­можных нештатных режимов функционирования аппарата. В комплексные испытания входят следующие проверки:

- проверка исходного состояния бортовых систем;
- сеансы с имитацией штатных режимов работы систем;
- сеансы с имитацией возникновения нештатных ситуаций и выхода из них;
- проверка систем на их электромагнитную совместимость;

-Летные испытания - заключительные испытания, подтвер­ждающие правильность всех конструктивно-технологических ре­шений, заложенных в ДА при проектировании и изготовлении.

Данная информация из учебного пособия:

Как мы с Вами уже выяснили - сертификация самолета — процесс оценки (контроля) соответствия самолета нормам летной годности применимые для данного типа самолета.
При проведении сертификационных испытаний требуется подтверждать заявленные технические характеристики комплектующих воздушного судна и его конструкции в целом.

Сертификацией авиационных комплектующих в России занимаются:

Всероссийский институт легких сплавов (ВИЛС), Всероссийский институт авиационных материалов (ВИАМ), комплектующих изделий (научно-исследовательский ин­ститут авиационного оборудования (НИИАО, НИИСУ); технологии и аттестации производства с учетом требований мирового рынка (научный институт авиационной техники (НИАТ), научно-исследовательский институт двигателей (НИИД), научно-исследовательский технологический ин­ститут (НИТИ)); Центральным институтом авиационных моторов (ЦИАМ).
Именно успешное прохождение сертификационных испытаний отделяет самолет от дальнейших продаж и эксплуатации в небе. Именно ради этого и работают инженеры компаний- разработчиков.


Оборудование для сертификационных испытаний

Особое внимание при проведении испытаний заслуживает измерительное оборудование. При проведении сертификационных испытаний допускаются только датчики и измерительные приборы, внесенные в Госреестр СИ и прошедшие поверку. Если для внутризаводских испытаний допускается использование средств измерения, не внесенных в Госреестр (на усмотрение завода-изготовителя), то для сертификации такие требования к прибором строго обязательны. Это обеспечивает точность и единство измерений.


Какие параметры контролируются в процессе испытаний?

Прочностные характеристики планера, фюзеляжа, крыльев.

Для оценки соответствия планера самолета  требованиям прочности  - основные несущие элементы обклеиваются тензорезисторами. Тензорезисторы подключаются к системе бортовых измерений к соответствующим модулям с АЦП. Планер или деталь воздушного судна подвергается различным нагрузкам. Основная цель  - определить нагрузки, при которых появляются остаточные деформации. Испытания могут проводиться до разрушения образца.
Такие испытания как правило проходят на испытательной площадке при помощи гидравлических систем синхронного нагружения.

Испытания крыла

Испытания композитного крыла МС-21 в ЦАГИ

После того как все детали самолета успешно пройдут испытания на земле, крылатую машину ждет тензометрирование планера и его компонентов в воздухе. В воздухе проверяется устойчивость конструкции под воздействием полетных нагрузок, устойчивость при перегрузках.

Система бортовых измерений

Система IMC Cronos Compact качестве системы бортовых измерений (СБИ) при летных испытаниях

Прочность планера далеко не единственный предмет контроля  и измерения при сертификационных испытаниях. При проведении испытаний, тензорезисторы также монтируются на привода системы управления, тяги элеронов, руля высоты, закрылки, предкрылки, стойки шасси, валы гидромоторов для измерения крутящего момента, гидроцилиндры и другие детали, влияющие на безопасность полета. Также происходит регистрация данных, передающихся c бортовой авионики по цифровой шине ARINC 429.

Двигатели

Двигатель летательного аппарата - самый главная деталь, от которой зависят не только летные характеристики ЛА, но и безопасность полетов. Каким испытаниям только не подвергается двигатель  во время разработки. В него выстреливают курицами, отстреливают лопасти вентилятора на режимах максимальной тяги, выливают тонны воды, испытывают в камере при критических давлениях,температурах и имитируют все возможные поломки и отказы (помпаж, срыв пламени, разрушение компрессора, снижение давления масла, критический износ).

Испытания газотурбинного двигателя

Стендовые испытания авиадвигателя с оборудованием IMC

Перед тем как подняться в воздух, авиадвигатель проходит серию испытаний на земле, на специализированных испытательных стендах. Стенды воспроизводят самые различные погодные условия, высоты полета, различные режимы работы двигателя, такие как: форсаж, взлетный режим, запуск и остановка. Также при испытании турбовальных газотурбинных двигателях требуется нагружение вала двигателя (для имитации воздушного винта). С этой задачей может справиться только гидротормоз.

Испытания газотурбинного двигателя

Стенд для испытания авиационных газотурбинных двигателей на базе гидротормоза PowerTest 45X

Испытания газотурбинного двигателя

Гидротормоз  PowerTest 45X и система удаления отработавших газов от газотурбинного двигателя

В Научно-испытательном центре Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ) имеется огромная база испытательных стендов для большинства видов авиационных двигателей. В арсенале ЦИАМ также имеется и гидротормоз PowerTest для нагружения турбовальных двигателей и измерения крутящего момента.

Летные испытания

После успешного прохождения наземных испытаний, двигатель поднимается в воздух. Но никто не доверит экспериментальному образцу двигателя жизни летчиков-испытателей. Для летных испытаний двигателя используются, так называемые, летающие лаборатории. В России в качестве такой лаборатории используются самолеты ИЛ-76. Экспериментальный двигатель устанавливается вместо одного из штатных двигателей, и уже в воздухе продолжаются его дальнейшие испытания.

ПД-14 испытания

Летающая лаборатория ЛИИ им. М.М. Громова на базе ИЛ-76, построенная специально для испытания двигателя ПД-14 для самолета МС-21


СБИ система бортовых измерений

Cистема бортовых измерений IMC Cronos Compact

Воздушные винты

Обязательной сертификации подлежат все воздушные винты, которые устанавливаются на летательные аппараты. Воздушные винты должны обладать достаточной прочностью, чтобы выдерживать попадание в них кусков льда, птиц, а также противостоять вибрационным нагрузкам.
При сертификационных испытаниях во время полета требуется измерение
  • Температуры
  • Деформации
  • Углы отклонения лопастей
  • Вибрации
  • Крутящий момент
Самая большая проблема - передача данных с датчиков, расположенных на вращающемся воздушном винте. Решения всего два: использование классических контактных или ртутных токосъемников (очень большая погрешность) и использование компактных многоканальных измерительных комплексов с АЦП на вращающемся валу и беспроводным питанием.
Последние являются наиболее совершенным и универсальным решением. По сути - такая система представляет собой компактную тензостанцию  с питанием от противообледенительной системы (ПОС). В случае ее отсутствия используется аккумулятор или индуктивное питание.

тензометрирование винта

Телеметрическая система CTP16-Rotate на несущей системе вертолета

Телеметрические системы могут использоваться как на испытательных стендах, так и при летных испытаниях. При этом, если используется передача данных по радиоканалу - следует обратить внимание на совместимость с радиоэлектронным оборудованием ЛА.

Ил-76 летающая лаборатория

Ил-76 с турбовинтовым двигателем ТВ7-117, разработки ОДК Климов

4.jpg

Тензометрирование воздушного винта самолета при помощи системы CTP-8-Rotate

Шасси

К шасси самолета предъявляются особые требования, т.к. от их запаса прочности зависят жизни экипажа и пассажиров при взлете и посадке. Большая доля авиакатастроф происходит именно при взлете и посадке, и иногда причиной тому является отказ стоек шасси, амортизаторов или тормозной системы.

Самое страшное что может произойти при посадке или взлете с неисправной стойкой шасси - разлив топлива в результате удара о землю. В этом случае самолет может вспыхнуть как спичка. Также амортизаторы и колесные диски, которые кстати выполнены из магниевого сплава, должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать достаточно сильные удары о землю.

Также очень большую опасность при посадки представляет "козление". Когда самолет снижается слишком быстро, происходит удар о землю, взлетает снова и ударяется еще раз. При повторном ударе есть большая вероятность повреждения стоек шасси.


Как испытываются шасси?

Сначала собранная стойка шасси ставится на специальный стенд, который имитирует удар при посадке (Drop test). Существуют стенды для испытания покрышек, колесных дисков, амортизаторов.

Достаточно большой арсенал стендов для испытания шасси и их компонентов имеется на базе предприятия Авиационной корпорации "Рубин".

Только после того как все детали пройдут испытания на стендах, можно будет изготовить опытный образец стойки шасси и установить его на самолет.

тормоза самолета

Испытания тормозной системы при помощи телеметрии CTP-8-Rotate

шасси испытания

Измерение температуры тормозных механизмов при помощи телеметрической системы