Precisione, stabilità e sicurezza: RUAG si affida alle soluzioni HBM per le gallerie del vento
Prove sperimentali in una galleria del vento forniscono all'ingegnere aerodinamico i dati necessari per progettare e valutare le proprietà aerodinamiche di un oggetto di prova. I test vengono eseguiti con un modello ridotto ma estremamente realistico di un aereo, edificio e veicolo o con un oggetto a grandezza naturale (atleti e automobili / veicoli).
RUAG Schweiz a Emmen gestisce diverse gallerie del vento in cui i dati di misurazione vengono registrati, elaborati e valutati con la massima precisione.
Sfida
Nonostante gli elevati costi di investimento e operativi i produttori di aeromobili e veicoli continuano a fare molto affidamento sui test in galleria del vento. La complessità e i requisiti dei test sono sempre maggiori. I dati di misurazione di alta qualità, sia statici che sempre più transitori, devono essere forniti in modo affidabile ed efficiente. E' inoltre essenziale la redditività dall'installazione alla consegna dei risultati
Soluzione
I sistemi di amplificazione MGCplus sono stati selezionati e integrati in un sistema globale compatto e mobile. Ciò si traduce in una connessione rapida e flessibile di catene di misura con cavi di connessione standardizzati, vari sensori di misura, come richiesto per i test aerodinamici, e la configurazione tramite un'interfaccia aperta al software della galleria del vento. Ulteriori criteri per la soluzione sono la calibrazione efficiente con tracciabilità agli standard nazionali e affidabilità di consegna a lungo termine da parte del produttore.
Risultato
Grazie alla modularità, flessibilità, alta precisione ed eccellente stabilità a lungo termine dei sistemi MGCplus / DMP DAQ, viene eseguita una vasta gamma di test. Insieme alle bilance multicomponente RUAG, è disponibile una catena di misurazione per determinare carichi come forze di sollevamento e resistenza. La catena può essere configurata in modo ottimale per fornire all'ingegnere aerodinamico i dati necessari per il miglioramento / validazione del suo prodotto.
Test della galleria del vento con risultati realistici
L'ambito dei test in galleria del vento eseguiti presso RUAG è molto ampio e i requisiti relativi alle misurazioni e all'acquisizione dei dati sono quindi diversi. Nel caso più semplice, il cliente è interessato solo all'osservazione dell'oggetto di prova in quanto esposto al vento, ad esempio un ombrello. In questo caso, è necessario conoscere solo la velocità del vento.
In generale, i test sono più complessi e i modelli della galleria del vento sono dotati di una serie di sensori utilizzati per ottenere dati quantitativi per carichi e pressioni che agiscono sull'oggetto. Il modello della galleria del vento LOSITA, costruito e testato nell'ambito dell'iniziativa europea Clean Sky 2, è un esempio di un complesso test della galleria del vento con elevate esigenze di acquisizione dei dati. LOSITA ha ricevuto finanziamenti dal programma di ricerca e innovazione di Orizzonte 2020 dell'Unione Europea nell'ambito di accordi di sovvenzione CS-GA-2013-01-LOSITA-620108.
Il modello è dotato di una bilancia a sei componenti RUAG per ottenere forze e momenti globali che agiscono sull'aeromobile. L'aeromobile è guidato da due potenti turbine ad elica montate sull'ala. Le eliche avranno un effetto significativo sul flusso d'aria intorno all'ala e devono quindi essere incorporate nel modello della galleria del vento. Le forze che agiscono sulle eliche vengono misurate con bilance aggiuntive a 6 componenti installate nel mozzo delle eliche (Bilance per alberi rotanti). Da questi valori di forza globali, l'aerodinamico estrae informazioni sulle prestazioni dell'aeromobile ma anche sulla sua stabilità e controllabilità.
Gli ingegneri strutturali potrebbero essere più interessati ad ottenere i carichi aerodinamici su alcuni componenti dell'aeromobile. Tali dati sono derivati dalle misurazioni della pressione in diverse posizioni sul modello. A tale scopo, il modello LOSITA era dotato di oltre 700 prese di pressione. Un approccio alternativo o complementare è l'uso di bilance per estensimetri progettate specificamente per misurare, ad esempio, le forze su una singola superficie di controllo.
Oltre a queste misurazioni del "cliente", vengono utilizzati diversi sensori per controllare e monitorare il test e il modello come accelerometri, sensori di velocità, posizione e temperatura. I diversi obiettivi di ciascuna campagna di test in galleria del vento e la conseguente diversità dei sensori installati pongono requisiti molto elevati in termini di flessibilità del sistema di acquisizione dei dati. La strumentazione e in particolare i bilanci multicomponente devono soddisfare requisiti molto rigorosi del cliente in termini di accuratezza e ripetibilità
I sistemi DMP / MGCplus sono stati utilizzati nelle gallerie del vento di RUAG e per la calibrazione dei suoi saldi nella galleria del vento da oltre 10 anni. I requisiti indicati all'inizio relativi a precisione, risoluzione, ripetibilità e disponibilità sono tuttora soddisfatti o addirittura superati. Le calibrazioni periodiche mostrano anche un'eccellente stabilità a lungo termine. I risultati della misurazione ottenuti sono stati e continuano ad essere utili per i nostri clienti come conferma o come input prezioso per l'ulteriore miglioramento del loro prodotto.
Bilancia per galleria del vento
Una bilancia a sei componenti ha il compito di misurare tre forze e momenti allineati ortogonalmente contemporaneamente con il minor numero di interferenze reciproche possibile. In aviazione, si tratta di forza di sollevamento / forza normale (Z), forza di trascinamento / assiale (X) e forza laterale (Y), nonché dei momenti attorno agli assi roll (L), pitch (M) e yaw (N).
Il saldo RUAG è costituito da due metà: la terra fissa o non metrica e la metà metrica.
- Metà non metrica: è collegata a una struttura solida, ad es. il terreno o un supporto, che determina la posizione del modello nella galleria del vento.
- Metà metrica: è fissata all'oggetto da misurare, ovvero il modello di auto o aereo.
Tramite bielle ed elementi di misura con estensimetri di alta precisione, le deformazioni meccaniche vengono registrate elettricamente e convertite in unità fisiche mediante una precedente calibrazione.
Le serie di bilance 7xx di RUAG.
Poiché i requisiti del cliente sull'oggetto del test e le forze da misurare dipendono direttamente dalle dimensioni del modello della galleria del vento, la famiglia di bilance RUAG offre la possibilità di selezionare un bilanciamento ottimale per il test in termini di volume e gamma di carico.
Precisione e garanzia di qualità: misurazione e calibrazione
Calibrazioni annuali, tracciabili secondo uno standard nazionale, sono richieste per la garanzia di qualità ISO 9001. Questo vale per i sistemi MGCplus utilizzati e per i saldi multicomponente RUAG.
A tale scopo è stato sviluppato un sistema di calibrazione, con il quale tutti i canali MGCplus possono essere controllati e calibrati. Un DMP40 HBM che soddisfa i requisiti più elevati.
viene utilizzato per la calibrazione delle bilance.
Informazioni su RUAG AG
RUAG AG è una azienda leader nella fornitura di servizi e integrazione di sistemi e componenti per l'aviazione civile e militare. Le competenze strategiche dell'azienda riguardano i lavori di riparazione e manutenzione, nonché gli aggiornamenti, lo sviluppo, la produzione e l'integrazione di sottosistemi per aeromobili ed elicotteri, e questo per tutta la loro vita di servizio.
Poco più di 70 anni fa, il dipartimento di ricerca aerodinamica della precedente società RUAG, Eidgenössisches Flugzeugwerk F + W ha iniziato a misurare forze e momenti sugli aerei. Anche se da allora le possibilità tecniche sono state notevolmente perfezionate, le domande fondamentali che gli ingegneri si pongono rilevanti per la comprensione dei processi fisici sono le stesse.