תפקידם של בדיקות סביבתיות בהסמכת כלי אוויר בלתי מאוישים

מבוא

כלי רכב אוויריים בלתי מאוישים (UAVs), המכונה בדרך כלל כרחפנים, עברו מכלים נישה ועדים חיוניים בנכסים חיוניים בחקלאות, פיקוח תשתיות, לוגיסטיקה, בטיחות הציבור, ניטור סביבתי.כפי שההיקף התפעולי שלהם מתרחב ליישומים מורכבים יותר ויותר קריטיים, הצורך ברכיבים רגישים לבטיחות, אמינות, וערכת אוויר הופכת להסמכתית, בין אם למבצע סביבתי או קבלה על ידי רשויות התעופה, כלומר, ראיות מקיפים של גוף זה יכול לבצע את הפונקציות אחרות ללא סיבוכים אלה ללא תפקודים של כלי רכב, ללא סיבוכים מיוחדים או תפקודים.

בדיקה סביבתית מדמה את המגוון המלא של תנאים AV יפגוש במהלך חיי השירות שלה - מן החום המתפתל של קיץ המדבר לגבהים המקפיאים של שליחות גבוהה, מן הלחות האקורוזיבית של סביבה החוף לסביבה החוף אל הרטטים החשופים של תחבורה חוזרת ונחיה.ללא בדיקות כאלה, מזל"ט המבצע ללא פגם במעבדה מבוקרת אקלים עלול להיכשל באופן קטסטרופלי כאשר נחשפים לתקני רוח קריטיים אלה, או חוקרים קריטי, אשר נבדקים, אשר נבדקים, אשר נבדקים, או מניתוחים, תכונות קריטיים, אשר נבדקים, אשר נבדקים, או קריטיים, אשר נבדקים, אשר נבדקים, כלומר, כלומר, אשר נבדקו של בדיקות קריטיים, או מניתוחים, או מניתוחים, אשר נבדקים, של בדיקות קריטי של בדיקות קריטי, או מניתוחים, או מניתוחים, אשר נבדקים, של תפקוד קריטיים, אשר נבדקים, אשר נבדקו, אשר נבדקים, או מניתוחים, ללא בדיקות קריטיים, אשר נבדקו, ללא בדיקות קריטיים, או מניתוחים, ללא בדיקות משמרות, ללא בדיקות הגנה על ידי בדיקות פונקציונליים, אשר נבדקים, ללא בדיקות קריטי של תפקוד זה, ללא בדיקות אלה, ללא בדיקות

הבנת בדיקות סביבתיות עבור רחפנים

בדיקה סביבתית היא התהליך השיטתי של חשיפת AV - כולל מערכת האוויר שלה, מערכת ההנעה, avionics, חיישנים, ועומס תשלום - כדי לשלוט מתחים המחקים סביבות התפעוליות בעולם האמיתי.המטרה היא לזהות מצבי כישלונ בשלב העיצוב, לאמת כי המערכת עונה על קריטריונים ביצועים מוגדרים תחת לחץ, וליצור נתונים שניתן להגיש כדי הסמכה כחלק מאישור עיצוב או אישור תפעולי.

בדיקה מבוצעת בדרך כלל בתאי התמחות שיכולים לשחזר קיצוניות טמפרטורה, רמות לחות, אפקטים גבוהים, פרופילים רטט, ומשקעים. כמה בדיקות, כגון בדיקות מנהרה רוח או ניסויים icing שדה פתוח, דורשים מתקנים ייעודיים.חומרה ומשך של בדיקות מוכתבים על ידי המעטפה המבצעית של UAV.לדוגמה, מזל"ט המיועד לחיפושים ארקטי - והצלה יעברו הרבה יותר קר עד כה מתוכנן לבדיקות חקלאיות.

הגופים הרגולטוריים כמו הממשל הפדרלי של ארה"ב (FAA) וסוכנות הבטיחות של האיחוד האירופי (EASA) אינם רושמים שיטת מבחן אוניברסלית אחת במקום זאת, הם מסתמכים על תקני הקונצנזוס בתעשייה – כגון אלה שפותחו על ידי ASTM International, RTCA, ומחלקת ההגנה של ארה"ב - ודורשים מיצרנים להוכיח כי תוכנית הבדיקה שלהם מכסה בצורה נאותה את כל התנאים הסביבתיים הרלוונטיים.

גורמי סביבה קריטיים והשפעותיהם

כל גורם סביבתי מדגיש את המל"ט בדרכים נפרדות.התתתת הבאה מפרטת את הגורמים החשובים ביותר, את המנגנונים שבאמצעותם הם משפיעים על ביצועי המל"ט, ואת פרוטוקולי המבחן האופייניים המשמשים כדי לאמת חוסן.

טמפרטורה קיצונית

הטמפרטורה משפיעה כמעט על כל תת-מערכת של סוללות ליתיום-פוחיות מאבדות יכולת ויעילות פריקה בתנאים קרים, אשר יכול להוביל לאובדן חשמל מוקדם. ולהיפך, טמפרטורות גבוהות מאיצות תגובות כימיות, צמצום חיי מחזור הסוללה ולהגדיל את הסיכון של רכיבים אלקטרוניים תרמיים יש טווחי טמפרטורה תפעוליים; מעבר אלה, מוליכים למחצה עלולים להיכשל, מפרקים מוכרים עשויים לפצח, ולהציג מסכים עשויים להיכשל או להיכשל.

בדיקה תרמית כוללת בדרך כלל רצף של חשיפה עתירה נמוכה וחשיפה לטמפרטורה נמוכה, לעתים קרובות בשילוב עם מחזורים תפעוליים.לדוגמה, UAV עשוי להיות נדרש כדי קר-soak ב -40 מעלות צלזיוס במשך כמה שעות, ולאחר מכן לבצע פרופיל טיסה מלא בתוך התא. בדומה, AV חם ב +60 מעלות צלזיוס עם בדיקות סימולציה סולארית את היכולת של מסגרת האוויר ולשלם לתפקוד ללא קיבולת של LT1 שיטות בדיקה סטנדרטית:

הומור וMoisture

לחות גבוהה יכולה לגרום לנפיחות בתוך המתחם החתום, המוביל לשחיתות של אנשי קשר מתכת, מעגלים קצרים, והשפלה של אג"ח דבקים. קליטת Moisture לתוך חומרים מורכבים יכול להפחית את הכוח מבני ולהגביר את המשקל. במקרים קיצוניים, מים בהתנגשות לתוך בקר הטיסה או מודול רדיו יכול לגרום לאובדן מוחלט של שליטה.

בדיקת הומור חושפת את רמות המל"ט ללחות יחסית של 95% או יותר על פני תקופות מורחבות, לעתים קרובות עם רכיבה על טמפרטורה כדי לגרום הדבקה. Leak בדיקות - ביצוע המל"טים בתא לחץ או יישום ואקום - מאשר את השלמות של חותמות וכרטיסי גז. יצרנים של מל"טים המיועדים לפעילות ימית או טרופית לעתים קרובות להוסיף בדיקות מלח (ראו להלן) לחשבון המשולב של אפקט מלח ואפקט מלוח.

רוח ורוטליות

היכולת של UAV לשמור על טיסה יציבה רוחות גרוק הוא קריטי עבור הן בטיחות והן משימות יעילות. רוחות גבוהות יכול להציף את סמכות השליטה של בקר הטיסה, גרימת אובדן של מיקום, סחף לא רצוי, או אפילו התרסקות. Turbulence יכול לגרום תנודות מבניות כי רכיבים עייפות או חיישנים מרתיעים.

התנגדות הרוח נבחנת באמצעות דינמיקות נוזליות חישוביות (CFD) סימולציות ובדיקות מנהרות רוח. במהלך הסמכה, היצרן חייב להגדיר את המהירות המקסימלית המוכחת רוח וסובלנות גור, בדרך כלל באה לידי ביטוי כגבול של רוח מתמשכת וגבול נפרד עבור גורדיות.המבחן כרוך בטיסה במנהרה רוח מבוקרת או באמצעות אתר בדיקה חיצונית מצויד עם מדממים תוך הגדלת בהדרגה עד שתחתיות הבקרה מותשת.

בית הכנסת ו-Icing

גשם, שלג וקרח מציגים איומים מיידיים מצטברים.גשם יכול להפריע לאירודינמיקה של הדחף, לחסום צינורות ברוט (השפעת מהירות האוויר חישה), וקצר-circuit חשף מחברים חשמליים.הצטברות שלג מוסיפה משקל ומשמרת את מרכז הכבידה. Icing - בניית קרח על כנפיים, רציפים, ולשלוט על פני השטח - מעצמת פרופילים, דינמי, מגבירה, מזרזת את הריגוללתר, מזרזת את קצבת את הדחף, מקטין את קצבת את הדחף, מעצימה.

בדיקות קדם-תייבשות מתבצעות באמצעות מחסנית מים דחוסה כדי לדמות את שיעורי הגשמים הספציפיים (למשל, 4 אינץ' לשעה) UAV מופעל במהלך ואחרי תרסיס כדי לאמת את הפונקציונליות המתמשכת.בדיקות השקיה מורכבות יותר: הם דורשים מנהרה icing או סביבה טבעית של ייבוש, אם כי טיפות מים על-ידי הקפאת מגע עם מסגרת האוויר.

« « « זעזוע, מתח מכני

כל רחפנים חווים רטט מהמנועים שלה, מדחף, ותגובתו של מערכת האוויר לזרימת אוויר. תחבורה, נחיתה גסה, וטיפול יכול לשאת את המל"טים לזעזועים מכניים.לאורך זמן, רטט יכול לשחרר מזרזים, עייפות מתפתלת, ומפרקים מחיתים ממכרים, מובילים לכישלונות לסירוגין.

בדיקה ויברציה עוקבת אחר פרופילים סטנדרטיים שמשכפלים את הסביבה הרטטת האופיינית למיקום הגדל של המל"ט (למשל, על זרוע רב-טור או בתוך ממזג קבוע) המל"ט רכוב על מטלטליד אלקטרודינמי ו נתון לתנודות אקראיות או סינוסיות בטווח תדר (בדרך כלל 5–2000 זעזועים) עשוי לכלול חצי-או לראות אימפולסים (Fer) ספציפי לבדיקות סטנדרטיות (0Per) עבור בדיקות גרוטאות (Ferpact) באופן ספציפי (0P) ו-FerpexipexipexipexiF).

קרינה סולארית וחשיפה UV

חשיפה ממושכת לשמש, במיוחד קרינה אולטרה סגולה (UV), מדגמת פלסטיק, מסובבים, ציפויים, ו elastomers. Sunlight יכול לגרום לפירוק, לריקנות, אובדן כוח, ולהפחית שקיפות של עדשות מצלמה וחלונות חיישן. עבור מל"טים המשמשים בפעולות חיצוניות לתקופות מורחבות (למשל, מעקב ארוך טווח או ניטור חקלאי), בדיקות UV חיוניות כדי לשמור על רכיבי האוויר ה-אופטימיים שלהם.

בדיקות קרינה סולארית כרוכות הצבת המל"טים בתא מצויד מנורות קשת רנטגן בעוצמה גבוהה כי סימולציה של ספקטרום השמש המלא.המזל"ט נתון הן תקופות חשיפה קבועה והן אופניים, לעתים קרובות עם טמפרטורה ולחות לשלוט לחקות מחזורים diurnal. משך הבדיקה יכול לנוע בין כמה מאות עד יותר מאלף שעות, בהתאם לחיי השירות הצפויים.

מלח פוג וסביבת קורוזי

עבור מל"טים הפועלים באזורי החוף, סביבות offshore, או הגדרות חקלאיות שבו הם נחשפים אוויר מלוח או תרסיסים כימיים, קורוזיה היא סיכון גדול כישלון. ערפל מלח מאיץ קורוזיה גליאנית בין מתכות דיסדומים, פיזור משטחים אלומיניום, והשפלה של מגעים חשמליים.

בדיקת ערפל המלח מתבצעת על פי הסטנדרטים כגון FLT:0ASTM B117Felo 1, אשר נושאים את המל"ט לתא תרסיס מלח מתמשך למשך זמן מוגדר (למשל, 48-96 שעות) לאחר החשיפה, המל"ט נבדק עבור קורוזיה, פונקציונליות של חלקים נעים, והמשך חשמלי נוסף בדיקות לחות עשוי לעקוב אחר ההשפעות ארוכות הטווח של מלחים לכודים.

תהליך האישור ומסגרת ההתפטרות

בדיקה סביבתית אינה פעילות מבודדת – היא חלק מתהליך הסמכה מובנה הכולל סקירה עיצובית, ניתוח ותיעוד. הדרישות הספציפיות משתנות על ידי סמכות שיפוט ועל ידי גודלה של UAV, משקל ושימוש מתוכנן, אבל העקרונות עקביים: היצרן חייב להוכיח כי עיצוב המל"ט הוא חזק נגד התנאים הסביבתיים שהוא עומד בפני.

FAA ו- חלק 107 / סוג תעודת

בארצות הברית, FAA מסדיר את הכטב"טים הקטנים (תחת 55 פאונד) בעיקר תחת חלק 107, הדורשים מפעילי לציית למגבלות התפעוליות ולקיים את המטוס במצב ראוי אווירי.עבור פעולות מעבר לסעיף 107 - כגון טיסות על פני אנשים, מעבר לקו הראייה הראייה (BVLOS), או בלילה - FAA דורש לעתים קרובות פטור או ויתור, ומועמד חייב לספק ראיות של כלי טיס סביבתיים, כולל דוחות.

עבור רחפנים גדולים יותר או אלה המבקשים אישור מסוג (כ-כעין אישור מטוסים מאוישים), ה- FAA עוקב אחר הדרכה ב- 24-16 ו- Order 8130.34.היצרן חייב להגיש תוכנית הסמכה הכוללת תוכנית הסמכה מלאה של הסמכה סביבתית.

EASA ותקנות אירופיות

המסגרת הרגולטורית של EASA עבור רחפנים מתווה בתקנה (EU) 2019/945 (על העיצוב והייצור של מטוסים בלתי מאוישים) ו (EU) 2019/949 (בכללים תפעוליים) התקנות מסווגות את הכטב"מים לקטגוריות (C0 עד C4) בהתבסס על סיכון, עם דרישות טכניות מקבילות.בדיקות סביבתיות נדרשות במפורש לקטגוריות בסיכון גבוה יותר: לדוגמה, רחפנים של C3 (המסה עד 25 ק"מונים) ובלבד שנקבעים לטמפרטורה, כנדרשת, כתנאי עמידה, כתנאי טמפרטורה מוגדרת, כתנאי לטמפרטורה מוגדרים, כנדרשת.

EASA תומכת גם בקטגוריית "ה ספציפית" לפעילות הדורשת הערכת סיכון מבצעית.במקרים כאלה, היצרן עשוי להיות חייב להכריז על התאמה לסטנדרטים כמו הסדרה האירופית נורם (EN) 4709 או לספק ראיות ממעבדות בדיקה עצמאיות.

תקני תעשייה: ASTM F3206, RTCA DO-160 ו- MIL-STD-810

כמה תקני תעשייה מספקים את הבסיס הטכני לבדיקה סביבתית של רחפנים. ASTM International's FLT:0.3206FLT:1 סטנדרטי, "מדריך סטרונדארד לבדיקת הסביבה של מערכות מטוסים בלתי מאוישות (UAS)" מציע קבוצה מקיפה של שיטות מבחן המכסות טמפרטורה, לחות, גשם, רוח, רטט, הלם וקרינה סולארית, זה תוכנן במיוחד עבור בינוני וגודל על ידי הרגולטורים רחב.

עבור רכיבים ואירוניים, יצרנים לעתים קרובות פונים ל-FLT:0RTCA DO-16003FeloLT:1, "תנאים עצביים ונוהלי מבחן עבור ציוד אווירי" למרות שנוצרו במקור עבור מטוסים מאוישים, החלקים שלה על טמפרטורה, גובה, רטט, ולחות הם חלים ישירות על תת-מערכת תת-מערכת UAV. רבים של רחפנים חיישן ובקרי טיסה כבר מוסמכים לרמות של do-160.

(FLT:0) MIL-STD-810FLT:1, תקן משרד ההגנה האמריקאי, מספק קבוצה רחבה יותר של בדיקות סביבתיות, כולל עבור רטט של ירי, אווירת נפץ וצמיחה ביולוגית. בעוד לא חובה עבור מל"טים מסחריים, מל"טים צבאיים והגנה משתמשים באופן שגרתי בפרופילי מבחן MIL-STD810 כדי להבטיח פונדקאות בתנאים קשים.

היתרונות של בדיקות סביבתיות ריגאורניות

ההשקעה בבדיקות סביבתיות מעמיקות מניבה דיבידנדים לכל בעלי העניין במערכת האקולוגית של המל"ט.

ליצרנים

זיהוי מוקדם של חולשות עיצוב מפחית כישלונות שדה יקר וזוכר.בדיקת מדריכי נתונים מדריכים, עיצוב חותם, ניהול תרמי וחיזוק מבני.תוכנית בדיקה מנוהלת היטב בונה אמון עם הרגולטורים ויכולה להאיץ את לוח הזמנים ההסמכה, המאפשר כניסה מהירה יותר לשוק.בנוסף, יצרנים שיכולים להפגין עמידה בסטנדרטים מוכרים לעתים קרובות יש יתרון תחרותי הן בתהליכים מסחריים והן בתחום רכש ממשלתי.

עבור מפעילי קצה ומשתמשי קצה

המפעילים מקבלים ביטחון כי המל"ט יבצע באופן אמין בתנאים בפועל של המשימות שלהם - בין אם מדובר בטיסה תעשייתית של יבול תחת שמש מבהילה, בדיקת גשר בלחישות החוף, או במבצע חיפוש והצלה בסערת שלג הררית.הקטנת הסיכון לכשלי טיסה מורידים פרמיות ביטוח, משפרת את הבטיחות לאנשי קרקע והציבור, ומשפרת את המשימות הרגישות, כמו פיקוח רפואי, אך לא אמצעי אבטחה קריטיים, אלא לא אכיפה, אלא גם בטיחותית אבטחה, אלא אכיפה, אלא אכיפה, או אכיפה, לא אכיפה, כמו תשתיות סביבתית, אלא אכיפה, אך לא אמצעי אבטחה, אלא אכיפה, לא אמצעי זהירות, אלא אכיפה, או אכיפה, היא סיכון של אבטחה, או תחזוקה, או תחזוקה, או אכיפה של אבטחה, או אכיפה, או אכיפה של אבטחה, לא אמצעי אבטחה, או אכיפה, היא אמצעי זהירות, אך לא אמצעי זהירות, או אכיפה, היא אמצעי זהירות, היא אמצעי זהירות, כמו אכיפה של אבטחה, כמו אכיפה, אך היא אמצעי זהירות, כמו אכיפה, לא אכיפה, כמו אכיפה, לא אמצעי זהירות, אלא אכיפה

מסקנה

בדיקה סביבתית היא הרבה יותר מאשר תרגיל בדיקת קופסה בתהליך הסמכה של המל"טים.זה משמעת קפדנית, המונעת נתונים המאמת את היכולת של מזל"ט לשרוד ולתפקד בעולם האמיתי.על ידי הדמיה של קיצוניות טמפרטורה, לחות, רוח, גשם, ייבוש, רטט, רטט, זעזוע, קרינה סולארית, וסביבות קורוזיות, חשפו פרצות, אבטחת רווחים, ולהשיג ציוד גמיש יותר, כמו גם כדי לפתח את התפקוד הסביבתי, כמו גם את התפקוד של אוטונומיה מתקדמת יותר.