Her uçak uçuş sırasında veya kalkış ve iniş sırasında salınır. Burada kritik titreşim süreçlerinden kaçınılması önemlidir. Bunu sağlamak için, yer titreşim testi (veya kısaca GVT), yeni bir uçağın sertifikalı uçuşa elverişliliğini bile elde edebilmesi için kilit bir unsurdur. GVT’nin daha az karmaşık bir geliştirmesi, uçağın pistte yuvarlandığı Taksi Titreşim Testleridir (TVT). Haziran 2021’de Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR), yeni Falcon 2000LX ISTAR (In-flight Systems & Technology Airborne Research) araştırma uçağını bu testlere başarıyla tabi tuttu. Testler, Braunschweig’deki DLR tesisinde gerçekleştirildi.
Ölçüm kampanyaları sırasında, DLR Aeroelastisite Enstitüsü’ndeki bilim adamları, uçağın dijital ikizinin inşası için veri topladı. Aynı zamanda, gelecekteki titreşim testlerinin daha verimli ve hassas bir şekilde tasarlanabileceği yeni test yöntemlerini test ettiler.
Hem GVT hem de TVT, öncelikle titreşim frekanslarının ve kanat bükülmesi ve bükülmesi gibi biçimlerin algılanmasına odaklanır. Uçuş sırasında, uçak yanlış tasarlanırsa, bu doğal titreşim modlarının üst üste binmesi, uçuş sırasında beklenmedik titreşimlere ve hatta yapıyı kırma noktasına kadar yol açabilecek çarpıntı fenomenini tetikleyebilir.
200’den fazla sensör bilgi sağlar
Deneyler için araştırmacılar, uçağın kanatları, kuyruk ünitesi, gövdesi ve kontrol yüzeyleri gibi tüm önemli bileşenlerini sözde ivme sensörleri ile donattı. Göttingen’deki DLR Aeroelastisite Enstitüsü’nden Julian Sinske, “200’den fazla ivme sensörü en küçük hareketleri bile kaydediyor” diyor. “Testin amacı, temel uçağın titreşim davranışını tam olarak incelemek ve böylece ISTAR bilgisayar modelini gerçeklikle güncel hale getirmekti”. Bu şekilde, bilim adamları daha sonra kurulumdan önce bilgisayar modeli üzerinde gelecekteki araştırma kampanyaları için ekler gibi değişiklikleri simüle edebilir ve böylece uçağın titreşim davranışı üzerindeki etkilerini erken bir aşamada belirleyebilir.
Havacılık için yeni test yöntemleri
Uçak geliştirmede GVT, ilk uçuştan hemen önceki bir aşamada gerçekleşir. Bu nedenle, her zaman tasarruf önemlidir. Testler sırasında araştırmacılar, yapay zeka (AI) yardımıyla ölçüm sonuçlarını otomatik olarak analiz etmek için yeni yöntemleri de incelediler. AI yöntemleri gelecekte ham verilerin analizini hızlandırabilir, ancak önce gerçek deneylerde test edilmesi gerekir.
Bilim adamları ayrıca test yapısındaki doğrusal olmama durumları için yeni analiz yöntemlerini de incelediler. Bu sayede gelecekte testleri daha verimli hale getirmek ve uçuş sırasındaki titreşim davranışı için daha iyi tahminler yapabilmek istiyorlar. Uçakların hesaplama modelleri, lineer-elastik malzeme davranışı varsayımı gibi varsayımlar kullanılarak oluşturulur. Bu, stresi ikiye katlarsanız sapmanın da iki katına çıkacağı anlamına gelir. Gerçekte, bu genellikle durum böyle değildir. Araştırmacılar testte böyle bir etki gözlemlerlerse bunu araştırmak ve test verilerinden matematiksel bir model geliştirmek zorundadırlar. Bu, geleneksel test prosedürlerinden önemli ölçüde daha karmaşıktır.
Bilim adamları ayrıca, kurulduğunda bir cep telefonunun ekranında doğrudan hızlanma sensörlerinden gelen sinyalleri kontrol etmek için kullanılabilecek, kendi geliştirdikleri bir akıllı telefon uygulamasını da incelediler.
Değerlendirme
DLR bilim adamları, ISTAR’ın titreşim direncini yerinde değerlendiriyor.
Önce ayakta, sonra hareket
Bilim adamları, Yer Titreşim Testine ek olarak, ISTAR ile Taksi Titreşim Testi (TVT) de yaptılar. Sinske, “Taksi titreşim testi sırasında, uçağı pistin ve taksi yollarının üzerinden çekmek için bir çekici kullanıyoruz, bu durumda Braunschweig araştırma havaalanındakiler,” diye açıklıyor Sinske. “Yol yüzeyindeki küçük tümsekler, uçağın yuvarlanırken salınmasına neden oluyor.” TVT, ISTAR’ın 62 ivme sensörü ve 40 gerinim sensöründen oluşan uçuş testi enstrümantasyonunu kontrol etmek ve böylece DLR’de üretilecek hizmet ömrünün başlangıcında ISTAR için referans değerleri belirlemek için kullanıldı. Bir TVT’nin çabası, bir GVT’ninkinden önemli ölçüde daha düşüktür. Örneğin ayakta yapılan titreşim testleri için gerekli olan ölçüm ekipmanlarının büyük bir kısmı artık gerekli değildir. Araştırmacılar, taksi yollarının engebeleri aracılığıyla uçağı uyararak, dinamik özellikler hakkında önemli temel bilgiler elde ederler. Kontrol monitörlerinde örneğin kanatların titreşim sapmalarını kaydedebilir ve yapısal dinamik davranışı belirleyebilirler. Bilim adamları, TVT’nin sonuçlarına dayanarak, bu testi daha az çabayla tekrarlayarak uçağın yapısındaki küçük değişiklikleri deneysel olarak kontrol edebilecekler.
Ölçüm kampanyaları sırasında, DLR Aeroelastisite Enstitüsü’ndeki bilim adamları, uçağın dijital ikizinin inşası için veri topladı. Aynı zamanda, gelecekteki titreşim testlerinin daha verimli ve hassas bir şekilde tasarlanabileceği yeni test yöntemlerini test ettiler.
Hem GVT hem de TVT, öncelikle titreşim frekanslarının ve kanat bükülmesi ve bükülmesi gibi biçimlerin algılanmasına odaklanır. Uçuş sırasında, uçak yanlış tasarlanırsa, bu doğal titreşim modlarının üst üste binmesi, uçuş sırasında beklenmedik titreşimlere ve hatta yapıyı kırma noktasına kadar yol açabilecek çarpıntı fenomenini tetikleyebilir.
200’den fazla sensör bilgi sağlar
Deneyler için araştırmacılar, uçağın kanatları, kuyruk ünitesi, gövdesi ve kontrol yüzeyleri gibi tüm önemli bileşenlerini sözde ivme sensörleri ile donattı. Göttingen’deki DLR Aeroelastisite Enstitüsü’nden Julian Sinske, “200’den fazla ivme sensörü en küçük hareketleri bile kaydediyor” diyor. “Testin amacı, temel uçağın titreşim davranışını tam olarak incelemek ve böylece ISTAR bilgisayar modelini gerçeklikle güncel hale getirmekti”. Bu şekilde, bilim adamları daha sonra kurulumdan önce bilgisayar modeli üzerinde gelecekteki araştırma kampanyaları için ekler gibi değişiklikleri simüle edebilir ve böylece uçağın titreşim davranışı üzerindeki etkilerini erken bir aşamada belirleyebilir.
Havacılık için yeni test yöntemleri
Uçak geliştirmede GVT, ilk uçuştan hemen önceki bir aşamada gerçekleşir. Bu nedenle, her zaman tasarruf önemlidir. Testler sırasında araştırmacılar, yapay zeka (AI) yardımıyla ölçüm sonuçlarını otomatik olarak analiz etmek için yeni yöntemleri de incelediler. AI yöntemleri gelecekte ham verilerin analizini hızlandırabilir, ancak önce gerçek deneylerde test edilmesi gerekir.
Bilim adamları ayrıca test yapısındaki doğrusal olmama durumları için yeni analiz yöntemlerini de incelediler. Bu sayede gelecekte testleri daha verimli hale getirmek ve uçuş sırasındaki titreşim davranışı için daha iyi tahminler yapabilmek istiyorlar. Uçakların hesaplama modelleri, lineer-elastik malzeme davranışı varsayımı gibi varsayımlar kullanılarak oluşturulur. Bu, stresi ikiye katlarsanız sapmanın da iki katına çıkacağı anlamına gelir. Gerçekte, bu genellikle durum böyle değildir. Araştırmacılar testte böyle bir etki gözlemlerlerse bunu araştırmak ve test verilerinden matematiksel bir model geliştirmek zorundadırlar. Bu, geleneksel test prosedürlerinden önemli ölçüde daha karmaşıktır.
Bilim adamları ayrıca, kurulduğunda bir cep telefonunun ekranında doğrudan hızlanma sensörlerinden gelen sinyalleri kontrol etmek için kullanılabilecek, kendi geliştirdikleri bir akıllı telefon uygulamasını da incelediler.
Değerlendirme
DLR bilim adamları, ISTAR’ın titreşim direncini yerinde değerlendiriyor.
Önce ayakta, sonra hareket
Bilim adamları, Yer Titreşim Testine ek olarak, ISTAR ile Taksi Titreşim Testi (TVT) de yaptılar. Sinske, “Taksi titreşim testi sırasında, uçağı pistin ve taksi yollarının üzerinden çekmek için bir çekici kullanıyoruz, bu durumda Braunschweig araştırma havaalanındakiler,” diye açıklıyor Sinske. “Yol yüzeyindeki küçük tümsekler, uçağın yuvarlanırken salınmasına neden oluyor.” TVT, ISTAR’ın 62 ivme sensörü ve 40 gerinim sensöründen oluşan uçuş testi enstrümantasyonunu kontrol etmek ve böylece DLR’de üretilecek hizmet ömrünün başlangıcında ISTAR için referans değerleri belirlemek için kullanıldı. Bir TVT’nin çabası, bir GVT’ninkinden önemli ölçüde daha düşüktür. Örneğin ayakta yapılan titreşim testleri için gerekli olan ölçüm ekipmanlarının büyük bir kısmı artık gerekli değildir. Araştırmacılar, taksi yollarının engebeleri aracılığıyla uçağı uyararak, dinamik özellikler hakkında önemli temel bilgiler elde ederler. Kontrol monitörlerinde örneğin kanatların titreşim sapmalarını kaydedebilir ve yapısal dinamik davranışı belirleyebilirler. Bilim adamları, TVT’nin sonuçlarına dayanarak, bu testi daha az çabayla tekrarlayarak uçağın yapısındaki küçük değişiklikleri deneysel olarak kontrol edebilecekler.