Inżynierowie konstrukcyjni pracujący nad rozwojem nowoczesnych samolotów komercyjnych mogą odnieść korzyści z wymiany informacji, zwłaszcza gdy znajdują się w wielu różnych krajach.

Wiodący europejski producent samolotów, Airbus, tworzy transeuropejskie standardy w zakresie testów strukturalnych, chcąc pozostać w czołówce technicznie wymagającej branży. Opracowując spójne podejście w całym swoim programie rozwoju, Airbus odniesie korzyści z lepszej współpracy z zespołami wysoko wykwalifikowanych inżynierów z różnych lokalizacji, którzy będą mogli wymieniać się danymi i informacjami w celu zapewnienia optymalnych projektów.

Rozwój konstrukcyjny samolotu Airbus jest rozłożony na całą Europę. Każda lokalizacja ma oddzielny obowiązek opracowywania różnych elementów konstrukcyjnych i wewnętrznych. Na przykład Wielka Brytania pracuje nad skrzydłami i podwoziem, Francja opracowuje przedni kadłub i pylony silnika, Niemcy - klapy i listwy skrzydeł, części kadłuba i pionową płaszczyznę ogonową, a Hiszpania zajmuje się poziomą płaszczyzną ogonową. Każdy z tych elementów poddawany jest szerokiej gamie testów, aby upewnić się, że proponowany projekt spełnia wszystkie istotne kryteria bezpieczeństwa.

Komentarze Dr Karlheinz Stupperich, zarządzający obszarem kontroli systemów kontroli testów struktur i pozyskiwania danych w Airbusie: „Termin norma transeuropejska oznacza, że staramy się harmonizować tam, gdzie jest to możliwe i uzasadnione względami biznesowymi. W ramach Airbus Structures Test wybraliśmy system HBM MGCplus jako standard akwizycji danych do statycznych i zmęczeniowych testów konstrukcyjnych ”. Airbus twierdzi, że przechodząc w kierunku wspólnego systemu, istnieje większa możliwość wymiany informacji i wiedzy w różnych lokalizacjach.

Airbus zamierza teraz wymienić swoje istniejące systemy na nowy sprzęt HBM. Głównym powodem wyboru była niezawodność sprzętu, chociaż było wiele innych aspektów, które przemawiały do Airbus Structures Test.

W szczególności dr Stupperich wspomina o 24-bitowych przetwornikach analogowo-cyfrowych (A do D), które zapewniają lepszą rozdzielczość sygnału dla każdego kanału. Konwertery umożliwiają integrację przychodzącego sygnału i redukcję szumów, a także pozwalają systemowi na pomiary w całym zakresie wzmacniaczy. To sprawia, że testy są szybsze w konfiguracji i zapewniają lepszą niż 1 rozdzielczość mikrouszkodzenia, nawet przy poziomach sygnału ± 160000 mikroprzemianów, które są mało prawdopodobne nawet w nowoczesnych materiałach.

Sprzęt HBM umożliwia również zmianę szybkości próbkowania i pozwala na użycie próbek do wyzwalaczy. „Pomaga nam to zmniejszyć ilość przechwytywanych danych, ponieważ możemy buforować dane wokół wyzwalacza, a tym samym uzyskać tylko podstawowe informacje, których potrzebujemy”, zauważa dr Stupperich. Dodaje: „To bardzo przydatna funkcja”.

Aby jeszcze bardziej zwiększyć efektywność wyposażenia Airbusa, inżynierowie HBM ściśle współpracowali nad opracowaniem szeregu rozszerzeń standardowego oprogramowania, które spełniało specyfikacje Airbusa. Dr Stupperich mówi: „Jesteśmy bardzo zadowoleni z rozwiązania, chociaż chcemy opracować więcej rozszerzeń ze względu na przydatne informacje zwrotne zdobyte podczas pierwszych uruchomień”. Hamburg używa ponad 1000 kanałów do zbierania danych ze statycznych i dynamicznych testów strukturalnych i potrzebuje specjalnych rozszerzeń oprogramowania napisanych pod kątem dużego wykorzystania kanałów.

System HBM będzie używany podczas wszystkich wewnętrznych testów konstrukcji Airbusa. Dr Stupperich mówi; „Uznaliśmy, że dzięki temu wszystkie testy będą znacznie łatwiejsze i tańsze, ponieważ inżynierowie muszą znać tylko jeden zestaw sprzętu i oprogramowania. Ponadto mogą zabrać części systemu w jednej lokalizacji, aby pokryć tymczasowy niedobór w innej lokalizacji ”.

Hamburg ma trzy hale do różnych testów podzespołów lotniczych. W każdym eksperymencie do indukowania naprężeń w płatowcu, które mierzy się za pomocą tensometrów, stosuje się platformy hydrauliczne. Większość części jest ostatecznie testowana do zniszczenia, mimo że wyniki testów mogą przekraczać przepisy ustalone przez władze, takie jak Urząd Lotnictwa Cywilnego.

Testy w firmie Airbus mogą trwać od godziny do trzech lat, w zależności od testowanego elementu i celu egzaminu. W każdym teście analizuje się różne materiały i metody konstrukcji, aby uzyskać optymalne rozwiązanie, a każdy nowy projekt testuje komponent do granic możliwości, aby zapewnić maksymalne bezpieczeństwo.

Testy strukturalne obejmują testy statyczne, zmęczeniowe i dynamiczne. W placówce w Hamburgu pomiary podczas testów strukturalnych są zwykle wykonywane jako pomiary statyczne, w których obciążenia próbki są zwiększane krok po kroku do wcześniej określonego poziomu, a na każdym etapie wykonywany jest pomiar wszystkich zastosowanych kanałów. Odbywa się to również w przypadku testów zmęczeniowych, w których pomiary statyczne są wykonywane po bloku symulowanych lotów, aby zobaczyć wpływ na próbkę. Rzadko zdarza się, aby ciągłe pomiary były wykonywane. Zaletą systemu HBM jest to, że ten sam sprzęt i oprogramowanie mogą być używane zarówno do pomiarów statycznych, jak i niektórych pomiarów dynamicznych w firmie Airbus.

Jeśli dojdzie do złamania, to niezbędne jest określenie dokładnego punktu zerwania. Dr Stupperich zauważa: „Prawie wszystko się psuje, aby udzielić biura projektowemu ciekawych odpowiedzi”. Czasami uszkodzenie jest sztucznie wprowadzane do sekcji w celu znalezienia tolerancji uszkodzenia.

Zwykle obciążenie w punkcie zerwania nie jest mierzone za pomocą urządzenia pomiarowego. Uwagi dr Stupperich: „Dokładnie wiemy, kiedy się zepsuje, ponieważ nasze systemy sterowania zauważą i zakończą test. Nie ma potrzeby dokonywania ciągłych pomiarów, ponieważ po prostu generujemy mnóstwo bezużytecznych danych ”. Podczas przeprowadzania testów obciążenia skrajnego element poddawany jest działaniu siły 1,5 razy większej od obciążenia eksploatacyjnego. Obciążenie jest następnie zwiększane przyrostowo z pomiarami na każdym kroku, aż próbka pęknie.

Powtarzalność konfiguracji sprzętu do różnych testów była podstawowym wymogiem i to był główny powód zakupu systemu HBM. Uwagi Dr Stupperich: „Potrzebna jest specjalna konfiguracja dla konfiguracji i rozszerzenia, która pozwoli na powtarzalność podczas konfigurowania różnych eksperymentów z tymi samymi parametrami operacyjnymi, w przypadku których może być używany inny sprzęt”.

Airbus musiał przechowywać razem dane konfiguracyjne i pomiarowe, a głównym problemem były nowe systemy pomiarowe. Airbus potrzebował otwartego i rekonfigurowalnego systemu, ponieważ każdy eksperyment działa inaczej, a zdolność HBM do jego dostarczenia była kluczowym czynnikiem w wygraniu kontraktu.

Airbus potrzebował również rozwiązania swoich problemów związanych z kalibracją. Zwykle sprzęt używany do testów warunków skrajnych jest zwracany do certyfikowanego laboratorium w celu corocznej lub niekiedy częstszej kalibracji. Centra testowe, które używają dużej liczby kanałów, mogą uznać za drogie i uciążliwe dla harmonogramów wysyłanie całego sprzętu do centralnej lokalizacji w celu przeprowadzenia tych kontroli. Zwykle mają na miejscu własne laboratoria kalibracyjne. Aby sprostać temu wyzwaniu, HBM ściśle współpracowała z Airbusem w celu opracowania urządzenia kalibracyjnego, które ma zostać dostarczone jeszcze w tym roku.