Kasvava tarve ekoystävällistä testausta varten ilmailuavaruudessa

Ilmatilan ympäristötestaus varmistaa, että komponentit, materiaalit ja kokonaiset ajoneuvot kestävät äärimmäiset lentoolosuhteet.Kaikkien näiden menetelmien käyttö on ollut vapaaehtoista, sillä ne ovat luoneet merkittäviä jätteitä ja energiankulutusta. Kun teollisuus pyrkii kohti nettopäästöjä ja kiertotaloutta, testausprotokollat eivät ole enää valinnaisia. Ympäristöystävällisyystestaus vähentää ympäristöhaittoja, alentaa käyttökustannuksia ja vahvistaa tiukentamismääräysten noudattamista.

Tässä artikkelissa esitellään kattava kehys ympäristöystävällisten ympäristötestausmenettelyjen suunnittelulle ilmailu- ja avaruusalalla. Tutkimme perinteisten menetelmien ympäristökustannuksia, yksityiskohtaisia toimintakelpoisia strategioita.

Perinteisten ilmailutilojen testauksen ympäristöjalanjälki

Tavanomaiset testausympäristöt perustuvat suuriin ilmastokammioihin, hydraulisiin ravistinpöytiin ja akustisiin testisoluihin, jotka vetävät valtavasti sähköä. Yksi ainoa satelliittikomponentin lämpövakuointitesti voi kuluttaa yhtä paljon energiaa kuin kotitalouksien keskimääräinen käyttö viikossa. Monissa toimenpiteissä käytetään edelleen vaarallisia aineita, kuten hydraulisia nesteitä, puhdistusliuottimia ja happiyhteensopivia voiteluaineita, jotka vaativat kallista hävittämistä. Jätevirtoja ovat eroosiotesteistä, saastuneista suodattimista ja käytöstä poistetut testinäytteet.

Nämä käytännöt edistävät soveltamisalaa 1 ja 2 (suoraan ja energiaan liittyvät) päästöjä ja luovat vastuuta esimerkiksi Yhdysvalloissa ja Euroopan unionissa Resurssien säilyttämistä ja hyödyntämistä koskevan lain kaltaisissa puitteissa. Ilmailu- ja avaruusalan ympäristötestausvaihe on kuitenkin edelleen näkyvä alue, jolla kestävyysparannukset voidaan nopeasti osoittaa.

Ympäristöystävällisen testauksen keskeiset periaatteet

Vihreän testausprotokollan suunnittelu alkaa neljällä pääperiaatteella:

  • Ennen kuin saasteet ovat peräisin lähteestä[] .
  • Optimoidaan resurssitehokkuus .
  • Maximize circularity .
  • Digitaalinen korvaaminen[ . .........................................................................................................................................................................................................................................

Nämä periaatteet ovat ISO 14001 -ympäristöjärjestelmän ja yksityiskohtaisemman SAE ARP4754B -ohjeiston mukaisia ilma-alusjärjestelmien kehittämiseksi, mikä kannustaa yhä enemmän varhaisen vaiheen mallintamista fyysisen testauksen vähentämiseksi.

Täytäntöönpanostrategiat

Testilabran muuttaminen ekotehokkaaksi keskukseksi edellyttää useita toisiinsa liittyviä strategioita.

1. Vihreän materiaalin valinta

Korvaa vaaralliset testausaineet hyvänlaatuisilla vaihtoehdoilla. Esimerkiksi korvaa hydraulinestetesteissä käytettävät perfluorotut yhdisteet biohajoavilla estereillä; vaihda kromaattipohjaisista korroosiotestausratkaisuista sitruunahappopohjaisiin neutraaleihin. Monet ilmailu- ja avaruusalan alkuaineet edellyttävät nyt toimittajia käyttämään []RoHS-yhteensopivia[] ja testimateriaaleja. Siirtymä edellyttää myös testimenetelmien uudelleenarviointia, mutta pitkän aikavälin säästöt jätteen käsittelyssä ja vastuussa ovat huomattavia.

2. Energiatehokkuus ja sähkönhallinta

Ympäristökamerat ovat suurimpia energiankuluttajia. Päivitys vaihtelevanopeuksisiin kompressoreihin, LED-valaistuun ja matala-E-lasiin. Toteuta ohjelma, jossa lämpötestit ryhmitellään samanlaisin vaatimuksin lämpötilan ramppien minimoimiseksi. Jotkin tilat käyttävät lämpömassavarastoja yön yli, kun sähkön hinnat ja hiili-intensiteetti ovat alhaisemmat. Uusiutuvan energian integrointi, kuten koetelineiden aurinkopaneelit, on kasvussa; NASA.s Armstrongin lentotutkimuskeskus[ on kokeillut aurinkokäyttöisiä testikennoja.

3. Kierrätys ja kiertojätehuolto

Suunnittelutestit, jotta näytteet voidaan korjata, uudelleen varustaa ja käyttää uudelleen. Esimerkiksi yhdistelmäväsymiskupongit voidaan korjata liimatuilla laatailla ja testata uudelleen. Korostakaa kulutushyödykkeiden kierrätystä suljetuilla silmukka-alueilla: kerääkää vettä ilmaston kammioista jäähdytystorneja varten; käyttäkää hiekkaa tai hiekkaa hankaa koskevissa kulumistesteissä suodatuksen jälkeen. Sulkekaa lähdevirran jätevirrat metalleista, komposiiteista, elektroniikasta, kemikaaleista, jotta voidaan mahdollistaa markkinoiden tasoinen kierrätys.

4. Simulointi ja digitaalinen Twin Technologies

Suurin yksittäinen viputekijä ympäristövaikutusten vähentämiseksi on välttää rakentamasta ja tuhoamasta fyysisiä prototyyppejä. Edistynyt finiittinen elementtianalyysi (FEA), laskennallinen nestedynamiikka (CFD), ja monirunkodynamiikkamallit voivat simuloida tärinää, lämpöä ja painekuormitusta korkealla uskollisuudella. Digitaaliset kaksoset.dynaamiset mallit, jotka nielevät reaaliaikaista anturidataa muutamasta fyysisestä testistä. Yhdysvaltain ilmavoimat Digital Engineering Strategy[ pyrkii 50 prosentin vähentämiseen fyysisessä testauksessa vuoteen 2030 mennessä mallintamisen ja simuloinnin avulla.

5. Uusiutuva energia ja vihreä rakennussuunnittelu

Sähköntuotantolaitteiden lisäksi laitteistot voivat saavuttaa nettonollaenergiaa integroidun aurinkosähkön, geotermisen lämmön/jäähdytyksen laboratorioihin ja energian talteenottoventilaattoreiden avulla. Uudet testauskeskusmallit, kuten Airbus. kestävä testilaitos Espanjassa [, sisältävät luonnonvalon ja sadeveden korjuun. Olemassa olevien tilojen asentaminen älykkäillä mittareilla ja reaaliaikaisilla energiakojelaudoilla auttaa henkilöstöä tunnistamaan jätteet.

Sääntely ja standardit Maisema

Ympäristöystävällisten testien on täytettävä tai ylitettävä nykyiset tiukat turvallisuus- ja suorituskykyvaatimukset. Keskeiset standardointiorganisaatiot..........................................................................................................................................................................................................................................

Navigointi edellyttää erityistä sääntelyvalvonta. Yritykset, jotka hyväksyvät ennakoivaa kestävän kehityksen raportointia, seuraavat [GRI tai TCFD[] kehys, usein saada nopeampaa sertifiointia, koska niiden testitiedot sisältävät ympäristön KPI. Lisäksi Yhdysvaltain Federal Aviation Administration (FAA) on julkaissut ]Kestävyyspolitiikka[ joka kannustaa liittovaltion testauslaitoksia vähentämään jalanjälkeään.

Tapaustutkimukset ekoystävällisissä ilmailutesteissä

BAE Systems. ... .....................................................................................................................................................................................................................................................

BAE Systems uudisti Warton-kohteessaan lämpökammionsa lämpöpumppujärjestelmällä, joka palauttaa 70 prosenttia jäähdytyssyklien aikana käytetystä energiasta. Kammiossa on nyt tuuliturbiineja, jotka vähentävät hiilidioksidipäästöjä 1200 tonnia vuodessa. Hankkeessa otettiin käyttöön myös testiesineiden uudelleenkäyttöprotokolla: elektroniset laatikot poistetaan käytöstä ja palautetaan varastoon onnistuneiden testien jälkeen.

Boeing...

Sen sijaan, että Boeing rakennutti ja tuhosi kymmeniä täysimittaisia siipilaatikoita, se käytti yhdistelmänä osakomponenttitestejä ja erittäin uskollisia finiittisiä elementtejä sertifioidakseen 787. siiven rakenteen.Tämä vähensi viime kädessä kuormitettujen testien määrää seitsemästä kahteen, säästi tuhansia tunteja laboratorioaikaa ja esti useiden tonnien hiilikuitujätteen hävittämisen.

Tulevaisuuden suunnat

Ekoystävällistä testausta ohjaavat kolme voimaa: digitalisointi[, materiaali-innovaatio[ ja sääntelypaine[[]]. Koneoppimisalgoritmit voivat suunnitella automaattisesti testimatriisit, jotka minimoivat näytemäärän ja samalla saavuttaa vaaditut luotettavuusvälit. Biopohjaisia komposiittimateriaaleja (esim. pellavakuituepoksi) arvioidaan testikiinnikkeille, jotka korvaavat koneellisen alumiinin. Ja ...vihreä sertifiointi..

Odotamme myös, että alan yhteistyökumppaneille syntyy [ yhteisiä testitietopooleja[, mikä vähentää tarpeettomia testejä ja niihin liittyviä ympäristökustannuksia.

Päätelmät

Ympäristöystävällisten ympäristötestausmenetelmien suunnittelu ilmailu- ja avaruusalalla on sekä välttämätöntä että mahdollista.Kaikilla vihreillä materiaaleilla, energiatehokkailla laitteilla, kierrätyssilmukoilla ja digitaalisilla kaksosilla ilmailu- ja avaruusalan yritykset voivat ylläpitää ja usein parantaa testauksen laatua ja samalla vähentää merkittävästi ympäristöjalanjälkeään.

Siirtymä edellyttää investointeja, koulutusta ja halukkuutta haastaa perinteiset käytännöt, mutta tässä esitetyt tapaustutkimukset ja strategiat osoittavat, että tie on elinkelpoinen. Kun ala etenee kohti nettonollaa, jokaisella koelaboratoriolla on oma tehtävänsä.