По сценарию Карстена Фредериксена

Модификация полезной нагрузки крыла воздушного судна

Авиаоператор в Турции поставил своей целью модифицировать полезную нагрузку крыла, не прибегая к существенным изменениям в огибающей условий полета. Любое воздушное судно разработано с учетом определенной скорости полета, которая ограничивается флаттером крыла. Поэтому все факторы, влияющие на естественные частоты крыла, потенциально могут снизить скорость полета и уменьшить его огибающую. Такая ситуация не устраивает операторов воздушных судов, поскольку снижение скорости повышает операционные затраты и продолжительность полета.

Заказчиком выступил местный авиаоператор, которому требовались испытания по определению собственных частот и форм колебаний крыла. Поскольку у оператора отсутствовал инженерный отдел, было решено прибегнуть к услугам турецкого партнера Dewesoft — RMC Engineering. Огибающая полета при текущей конфигурации была неизвестна, поэтому были произведены испытания как для текущей, так и для измененной конфигурации. Более того, время для испытаний было ограничено, поскольку доступ к воздушному судну осуществлялся в течение узких промежутков времени на протяжении двух дней.

Сначала во всех покрышках было снижено давление, чтобы достичь условий, схожих с условием полета. Испытания необходимо было провести максимально быстро, а предварительный анализ собственных частот и форм колебаний был проведен на объекте исключительно для подтверждения данных. Весь процесс сбора данных и возбуждения был осуществлен при помощи системы сбора данных Dewesoft Sirius (Sirius HD и Sirius STG с аналоговыми выходами) и вибрационный испытатель Dewesoft MS-440 (сила на выходе — 440 Н). Благодаря совмещению программного и аппаратного обеспечения от Dewesoft задача действительно стала посильной.

Система сбора данных SIRIUS DAQ работает с использованием USB и EtherCAT технологий, что позволяет ей быть гибкой, модульной, расширяемой и надежной. Это простое устройство предотвращает допущение частых ошибок в процессе измерения, а возможности его конфигурации практически безграничны. Слайсы доступны в конфигурации от 1 до 16 аналоговых каналов, которые можно подключить друг к другу последовательно. Доступный набор различных аналоговых усилителей позволяет подключить практически любой датчик.

Вибрационные испытатели позволяют провести испытания по определению частоты и формы колебаний крупных и сложных структур и задействуют различные возбуждающие сигналы. Серия вибрационных испытателей от Dewesoft представляет легкие и мощные вибрационные испытатели, электромагнитные приводы до 15 кГц и 440 Н силы при амплитуде 25 мм (макс.).

В данном случае на крыло было установлено несколько одноосевых акселерометров — Dynalabs 3002DE — и вибрационный испытатель, расположенный на конце крыла. Сначала структура была графически обозначена в программном редакторе формы. Затем были выбраны точки возбуждения и отклика. Вибрационный испытатель обеспечил входную силу, а акселерометры измерили отклик, выходной сигнал. В точки испытания были направлены возбуждающие сигналы, а программа осуществила сбор данных. В крыло были направлены возбуждающие сигналы случайных толчков для 50 усредненных значений, при которых были собраны сигналы ускорения.

Формы предварительного режима, выбранные из пиков функций частотного отклика были анимированы с помощью плагина Dewesoft X Modal (виброиспытания). Это позволило дать быструю оценку качеству измерений.

Плагин модуля для измерения колебаний Dewesoft Modal — это плагин, который можно установить в программу сбора данных Dewesoft. Данный модуль для испытаний разработан для анализа, например, механических структур или электрических систем, по определению характеристик передачи колебаний (амплитуда и фаза) в определенном частотном диапазоне.

Модуль для виброиспытаний использовался для создания сигналов случайных толчков вибрационного испытателя. Затем на графике функций частотного отклика были отобраны пики для анимации форм предварительного режима. Графики функций частотного отклика рассчитываются автоматически во время проведения измерений, что позволяет визуализировать фазу и определить последовательность точек измерений. Впоследствии в головном офисе RMC был произведен подробный анализ.

Модуль виброиспытаний является частью пакета динамического анализа сигналов (Dynamic Signal Analysis (DSA)) наряду с другими модулями, например, модулем порядка и баланса. Вместе с компактными и удобными инструментами он входит в состав портативного решения для определения неполадок.

Проведенные испытания по определению частоты и формы колебаний позволили заключить, что авиаоператор может использовать воздушное судно с модификацией полезной нагрузки. Поскольку испытания заняли всего два дня, эксплуатация воздушного судна не была приостановлена надолго.

Испытания по определению частоты и формы колебаний крыла, как правило, требуют долгой подготовки и времени выполнения (по меньшей мере 2 недели). Тем не менее, благодаря системе сбора данных Dewesoft и их модулю испытания вибраций позволили нам выполнить эту сложную задачу всего за два дня.