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无人机与民机碰撞火箭橇试验填补国内空白

核心提示: 11月30日,在航宇襄北试验基地进行了中等质量的旋翼无人机与某型飞机风挡在典型速度下的碰撞试验,无人机精准碰撞在民机左右风挡的中间和边角部位特定区间内,通过测试设备采集的动态响应和现场碰撞结果查看和分析,确认风档外层玻璃破碎,但内层玻璃完好,满足风档鸟撞试验的符合性判断。

被誉为亚洲第一的火箭橇滑轨。

无人机与民机碰撞火箭橇试验。

作为我国唯一从事航空防护救生/空降空投装备研制的高科技企业,航空工业航宇具有完整的专业领域试验验证体系。近日,航宇在襄北试验基地进行了一发无人机与民机碰撞火箭橇试验,填补了国内无人机撞击试验领域的空白,并处于国际领先水平。

本项目是国内首次利用地面火箭橇试验平台模拟无人机撞击民航飞机在起飞和爬升过程的工况,用以科学系统评估无人机对民机飞行安全的影响程度,探索性研究评估方法,为建立相关的适航标准提供依据。就在几个月前,航宇襄北试验基地还进行了1发某民用产品高马赫数火箭橇试验,并取得圆满成功,创下了航宇火箭橇试验速度的新高。

无人机与民机碰撞试验 填补国内领域空白

随着民用无人机技术及产品的发展,其在人们的工作、生活中应用的领域也越来越广。在民用无人机数量增长的同时,其对民用客机的飞行安全性影响也越来越受到重视。无人机和飞机之间的高速相撞会造成严重破坏,破坏程度甚至超过鸟撞飞机。研究人员同时发现,在严重撞击中,无人机的锂离子电池可能会碎裂。但即使是在无人机部分无损的情况下,这些电池的温度也会开始上升,而如果受损的电池在撞击后嵌入了飞机内部,那么就有可能引起火灾。

在无人机与民机碰撞安全性研究方面,国际上一直缺乏基于全面、系统性验证的试验数据支撑,中国民航局率先提出了试验验证的设想,在联合国内多个专业机构进行项目论证过程中,专家组专家分析了无人机制造材质、飞行姿态、飞行速度、体积重量以及飞机被撞位置等因素对飞机碰撞损伤的影响,并对碰撞速度、碰撞部位、碰撞姿态以及姿态保持、测试参数等进行了分析和讨论。同时,分析无人机核心部件碰撞、模拟鸟撞等验证方式,并比较了国外同类试验验证手段的不足,以期通过一种全面、系统、高效、逼真的手段进行试验验证。

11月30日,在航宇襄北试验基地进行了中等质量的旋翼无人机与某型飞机风挡在典型速度下的碰撞试验,无人机精准碰撞在民机左右风挡的中间和边角部位特定区间内,通过测试设备采集的动态响应和现场碰撞结果查看和分析,确认风档外层玻璃破碎,但内层玻璃完好,满足风档鸟撞试验的符合性判断。同时通过与仿真分析结果进行比较,验证了试验方法的准确性和仿真结果的有效性,试验达到了预期目的,取得了圆满成功。

由于无人机与飞机碰撞工况的复杂性、随机性以及高昂的试验成本和严酷的试验要求,2017年8月,航宇在与民航局课题组具体沟通后,对项目需求进行了充分的识别,针对速度精确建立、碰撞模拟、结构响应测试、光学测试等关键技术问题,系统地提出了火箭橇试验解决方案。滑车设计专家们在有限资源的条件下,结合某型民机驾驶舱和尾翼借用件的结构特点,通过精确的强度、系统弹道性能以及可制造性分析,设计了精巧的一体式试验滑车,并通过动静结合及试前在位调节解决碰撞位置模拟的精确性;测试专家们对测试参数和碰撞过程的事件特征进行了充分分析后,制定了多方位、多点交汇的测试布局,实现了多视角、全覆盖、高稳定的全过程记录。2017年9月,试验方案通过专家组正式评审。在随后2个多月的时间里,航宇试验团队科学运用项目管理方法,通力协作,高效解决了真实机头一体化的滑车设计及制造、基于弹道布局的无人机运行状态模拟等问题,实现了单一弹道上的连续多点碰撞。同时,过程控制严格按照适航验证试验程序要求,对试验件和试验设施进行制造符合性检查,对试验准备、方法等与大纲的符合性进行了检查。试验结果显示:预定碰撞点速度精度控制在1%范围内、无人机与风挡精确碰撞、结构响应测试数据完整、碰撞过程记录全面清晰,最终按所有预期要求完美的实施了首次试验。碰撞试验所用的试验件为国产某型民机机头结构和由国内最大的旋翼无人机制造商大疆创新科技有限公司提供的真实无人机。

试验的成功,标志着航宇为无人机与民机碰撞的安全风险评估提供了有力的试验和数据支撑,为进一步规范无人机制造商设计制造产品和适航局方制定无人机运行管理方面的适航规章提供技术指导和决策依据;另一方面,继航宇2007年被民航局授予民航座椅委任测试单位代表后,公司又一国防基础科研试验能力应用于民航领域,体现了航宇坚持军民融合的发展理念。

高精度火箭橇试验滑轨应用前景

航宇具有完整的专业领域试验验证体系,拥有世界等级的高精度火箭橇试验滑轨、亚洲唯一的高速气流吹袭台、不利姿态救生性能试验系统、中国唯一的水上综合救生水池、航空装备高动态大型离心机等重要大型基础试验设施,具备解决高速度/高加速度动态性能地面综合模拟试验、气动特性试验、结构强度性能试验、环境适应性及可靠性试验、基本物理性能试验、生理适应性试验、空降空投装备地面试验、民机生活设施适航试验等关键技术的验证能力,为航空、航天、兵器及其他高科技领域的装备研发提供了重要的试验手段。

9月17日,1发某民用产品高马赫数火箭橇试验在航宇襄北试验基地取得圆满成功,该试验主要通过在地面动态模拟不同速度过载条件,考核该产品的定位准确性、工作可靠性、连续性及速度精度等性能指标。试验速度最大马赫数达到2.86(971米/秒),马赫数2以上速度持续时间超过3.5秒,创下了航宇火箭橇试验速度的新高。该试验采用成熟车体结构形式及一级金属丝网减振技术,创新设计试验舱减振方案,并实现了在该领域的两个第一:即第一次使用大推重比新型助推发动机,第一次采用面接触前后车体连接等创新设计。

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火箭橇是一种空气动力学试验设备,利用推力强大的火箭助推器,推动测试物体在类似铁路的专用滑轨上高速前进,再用高速摄影机及其他设备记录数据,以分析其空气动力学性能。形象一点说:你可以把它看作是一枚躺在铁轨上发射的火箭。火箭橇可用于研制核武器、高超声速导弹及飞行器、航空母舰上的弹射器、战斗机火箭弹射座椅、宇宙飞船逃逸塔、电子战武器等尖端设备。它是在陆地进行超声速试验的重要装置,目前全世界仅有美、英、中、俄、法等少数国家拥有此类设备。

1993年6月,由中国航空救生研究所承担(2003年12月,该所与原汉江机械厂、原宏伟机械厂整合为航空工业航宇)、投资6700万元的国内第一条滑轨,也是亚洲唯一的火箭橇滑轨,在湖北襄阳市与河南邓县交界处建成,结束了我国22年来一直借用普通铁路支线做高速地面模拟试验的历史。20多年来,该试验设施为促进我国科学研究,加强国防建设,发展国民经济做出了巨大的贡献。

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责任编辑:实习编辑 侯佳明