Ricerca e sviluppo e collaudo nel settore aeronautico – soluzioni di misurazione

Il test delle vibrazioni al suolo (GVT) è un processo cruciale nella ricerca e sviluppo e nei test nel settore dell'aviazione, che comprende sia indagini sperimentali che analitiche sulle vibrazioni. Questo test è essenziale per determinare le caratteristiche modali delle strutture degli aeromobili. Misurando accuratamente la risposta dinamica di queste strutture a varie forze di eccitazione, il GVT aiuta a identificare le frequenze naturali, le forme modali e le proprietà di smorzamento. Questi dati precisi sono fondamentali per garantire la sicurezza, l'affidabilità e le prestazioni degli aeromobili, consentendo agli ingegneri di convalidare e ottimizzare efficacemente i progetti strutturali.

Le soluzioni di misurazione per applicazioni aeronautiche di Kistler includono vari accelerometri monoassiali e triassiali di prim'ordine, ma anche martelli strumentali, sistemi di condizionamento del segnale, sistemi di acquisizione dati e software.

Il test di vibrazione in volo (FVT) è una procedura fondamentale nella ricerca e sviluppo e nei test nel settore dell'aviazione, condotta durante le operazioni di volo effettive per valutare il comportamento vibrazionale degli aeromobili. Questo test fornisce informazioni fondamentali su come le strutture degli aeromobili rispondono alle forze aerodinamiche e alle condizioni operative del mondo reale. Acquisendo dati dettagliati sulle vibrazioni, l'FVT aiuta a identificare le caratteristiche modali chiave come le frequenze naturali, le forme modali e i rapporti di smorzamento. Queste informazioni sono essenziali per verificare l'integrità strutturale e le prestazioni degli aeromobili, assicurando che soddisfino rigorosi standard di sicurezza e affidabilità. Gli ingegneri utilizzano queste informazioni per perfezionare e migliorare la progettazione degli aeromobili, contribuendo a un'aviazione più sicura ed efficiente.

Le tecnologie di misurazione Kistler per la ricerca e lo sviluppo e i test nel settore aeronautico includono vari accelerometri monoassiali e triassiali di piccole dimensioni e perfettamente adatti. Le opzioni di temperatura di esercizio vanno da quelle criogeniche a quelle ad altissime temperature.

I test sui carrelli di atterraggio e sui freni degli aerei sono procedure essenziali per garantire la sicurezza e l'affidabilità degli aerei durante il decollo, l'atterraggio e il rullaggio. Il carrello di atterraggio deve resistere a forze d'impatto significative durante queste operazioni, in particolare durante l'atterraggio quando il carrello assorbe il peso dell'aereo e l'energia cinetica della discesa. Nella ricerca e sviluppo e nei test aeronautici, questi test valutano le prestazioni e la durata dei componenti del carrello di atterraggio, inclusi montanti, ruote e freni, in varie condizioni di carico. Simulando scenari reali, gli ingegneri possono valutare come il carrello di atterraggio gestisca queste forze d'impatto, garantendo l'integrità strutturale e l'efficienza della frenata. Questi test rigorosi aiutano a identificare potenziali problemi e assicurano che il carrello di atterraggio possa sopportare le sollecitazioni di un uso ripetuto, contribuendo al funzionamento sicuro dell'aeromobile.

Il test di caduta degli aeromobili è una procedura cruciale per valutare l'integrità strutturale e lo stress sui componenti dell'aeromobile durante gli scenari di impatto. Nella ricerca e sviluppo e nei test aeronautici, questo test prevede la caduta dell'aeromobile o dei suoi componenti da un'altezza specificata per simulare le forze di impatto del mondo reale sperimentate durante atterraggi difficili o situazioni di emergenza. Valutando la risposta dinamica dell'aeromobile, gli ingegneri possono determinare quanto bene la struttura assorba e distribuisca queste forze, assicurando che i componenti critici rimangano intatti. Le misurazioni chiave effettuate durante i test di caduta includono misurazioni dell'accelerazione e della forza d'impatto, che forniscono dati dettagliati su come l'aeromobile risponda all'impatto. Inoltre, i test di caduta aiutano a valutare la sicurezza degli occupanti analizzando come l'impatto influisca sulla cabina e sulla disposizione dei sedili. Questi rigorosi test assicurano che l'aeromobile possa resistere a condizioni di impatto severe, migliorando la sicurezza e l'affidabilità complessive.

Nella ricerca e sviluppo e nei test nel settore aeronautico, le misurazioni in galleria del vento sono essenziali per comprendere le forze aerodinamiche che agiscono sugli aerei in varie condizioni di flusso. Misurando la portanza, la resistenza e le forze laterali, gli ingegneri raccolgono dati precisi che sono fondamentali per ottimizzare il design e le prestazioni. I sensori di forza piezoelettrici sono particolarmente utili per studiare fenomeni altamente dinamici grazie alla loro elevata rigidità e frequenza naturale. Inoltre, le misurazioni dinamiche in galleria del vento aiutano a studiare il comportamento aeroelastico di strutture come ali e superfici di controllo in condizioni di flusso critiche. Ciò comporta l'analisi di come il vento provochi la deformazione e l'oscillazione di queste strutture. I dati dettagliati di queste misurazioni sono fondamentali per migliorare la sicurezza, l'efficienza e le prestazioni complessive degli aeromobili.

Il test di combustione dei motori a reazione è un processo critico nello sviluppo e nella produzione dei motori, che si concentra sull'indagine delle instabilità di combustione in aree molto calde. Gli ingegneri addetti ai test di ricerca e sviluppo nel settore aeronautico analizzano queste instabilità per garantire una combustione efficiente e stabile in varie condizioni operative. Le misurazioni delle vibrazioni e delle pulsazioni di pressione sono fondamentali per identificare le instabilità che possono influire sulle prestazioni del motore. Questi test vengono condotti non solo durante lo sviluppo, ma anche dopo la produzione e in seguito a revisioni importanti. Testando e analizzando accuratamente la dinamica della combustione e le vibrazioni, gli ingegneri possono migliorare la sicurezza, l'efficienza e la longevità dei motori a reazione.

Il test di instabilità termica della batteria è fondamentale per la sicurezza e l'affidabilità degli aerei elettrici e degli eVTOL. Nella ricerca e sviluppo e nei test nel settore dell'aviazione, questa procedura prevede lo studio del comportamento della pressione durante un processo di instabilità termica di una cella o di un modulo batteria. Comprendendo come la pressione si accumula e si comporta durante tali eventi, gli ingegneri possono ottimizzare la progettazione dei moduli batteria. Ciò include il perfezionamento della forma, dello spessore del materiale e dei percorsi di ventilazione per mitigare i rischi e migliorare la sicurezza. Test e analisi approfonditi aiutano a garantire che i sistemi di batterie possano resistere a condizioni estreme, contribuendo alla sicurezza e alle prestazioni complessive dell'aviazione elettrica.

I test di impatto con volatili sono essenziali per garantire la sicurezza e la durata delle strutture e dei componenti degli aeromobili. Questi test consistono nel misurare le forze d'impatto e nello studiare il comportamento dei componenti dell'aeromobile quando vengono colpiti da volatili. Simulando gli impatti con i volatili, gli ingegneri di ricerca e sviluppo e i collaudatori del settore aeronautico possono valutare come le diverse parti dell'aeromobile, come la fusoliera, le ali e i motori, rispondono a queste forze dinamiche. I sensori di forza piezoelettrici, con la loro elevata rigidità e la conseguente elevata frequenza naturale, forniscono misurazioni precise, aiutando gli ingegneri a identificare i punti deboli del progetto. Ciò contribuisce a ottimizzare l'integrità strutturale e la resilienza degli aeromobili, garantendo che possano resistere a tali impatti e mantenere la sicurezza durante il volo.

Il test di propulsione elettrica per aerei è fondamentale per caratterizzare le prestazioni del sistema di propulsione, dal motore elettrico all'elica. Ciò comporta la misurazione della coppia di rotazione e della velocità per garantire efficienza e affidabilità ottimali. Un'ulteriore configurazione del dinamometro consente di eseguire test completi misurando anche le forze e i momenti in tutte le direzioni generati dall'elica. Questa configurazione aiuta gli ingegneri di ricerca e sviluppo e di collaudo nel settore dell'aviazione ad analizzare il comportamento del sistema di propulsione in varie condizioni operative, garantendo che gli aerei elettrici e gli eVTOL possano funzionare in modo sicuro ed efficiente. Testando e caratterizzando accuratamente il sistema di propulsione, gli ingegneri possono ottimizzare il design e le prestazioni, contribuendo al progresso della tecnologia dell'aviazione elettrica.

I test HALT (Highly Accelerated Life Testing) e HASS (Highly Accelerated Stress Screening) sono processi fondamentali nella ricerca e sviluppo aeronautica e nei test per la convalida dei criteri di progettazione durante lo sviluppo dei componenti degli aeromobili. Questi test, che fanno parte dello screening ambientale (ESS), combinano stress termici e vibrazionali estremi per identificare potenziali punti deboli e garantire l'affidabilità e la durata dei componenti durante il loro intero ciclo di vita.
Accelerometri leggeri con elevata stabilità termica sono fondamentali per misurare con precisione le risposte dinamiche durante i test HALT e HASS. Sottoponendo i componenti a questi rigorosi test, gli ingegneri possono individuare e correggere i difetti di progettazione nelle prime fasi del processo di sviluppo, migliorando la sicurezza e le prestazioni complessive degli aeromobili. Questa accurata convalida contribuisce a garantire che i componenti degli aeromobili possano resistere agli ambienti difficili che incontreranno durante il servizio.

I sistemi idraulici sono fondamentali per il funzionamento degli aerei, compresi i comandi di volo, il carrello di atterraggio e i sistemi di frenata. Nella ricerca e sviluppo nel settore dell'aviazione, il collaudo di questi sistemi comporta la misurazione delle pressioni statiche e dinamiche in varie condizioni per garantirne l'affidabilità e la sicurezza. I dispositivi idraulici come pompe, attuatori e superfici di controllo convertono i comandi di volo in azioni in tempo reale, con un impatto diretto sulla sicurezza del volo. 
I sensori di pressione ad alte prestazioni per applicazioni aeronautiche, come i sensori piezoresistivi, sono essenziali per valutare queste pressioni. Questi sensori offrono elevata stabilità e ripetibilità, che li rendono ideali per gli ambienti aeronautici difficili con temperature estreme, vibrazioni elevate e livelli di shock.

Il test degli attuatori è essenziale nella ricerca e sviluppo e nei test nel settore aeronautico per garantire il corretto funzionamento e l'affidabilità degli attuatori che controllano superfici di volo critiche come flap, alettoni e timoni. Questi attuatori sono responsabili dell'esecuzione di movimenti precisi che influiscono direttamente sulle prestazioni e sulla sicurezza di un aereo.
Per convalidare le prestazioni degli attuatori, vengono impiegati sensori di forza e sensori di coppia di reazione per misurare le forze e le coppie generate durante il funzionamento. Inoltre, vengono utilizzati accelerometri a risposta DC per identificare con precisione la posizione degli attuatori, assicurando che rispondano correttamente agli input di controllo. Questo test approfondito garantisce che gli attuatori funzionino in modo affidabile in varie condizioni di volo, contribuendo alla sicurezza e all'efficienza complessive del velivolo.

I crash test nel settore aeronautico sono un processo fondamentale per migliorare la sicurezza e la sopravvivenza degli aeromobili. Nella ricerca e sviluppo e nei test aeronautici, questi test simulano scenari di incidente gravi ma in cui è possibile sopravvivere, per valutare come le strutture degli aeromobili rispondono alle forze d'impatto. Un componente chiave di questi test è l'uso di manichini per crash test, che sono dotati di sensori per misurare le forze subite durante un incidente.
Gli ingegneri conducono vari crash test, tra cui la caduta di sezioni della fusoliera dell'aereo o di interi velivoli da altezze significative. Questi test aiutano a raccogliere dati su come si comporta la cellula, come collassa e quanto carico viene trasferito agli occupanti. I manichini per i crash test sono dotati di tecnologie di misurazione per i test aeronautici, come accelerometri e celle di carico per misurare variabili quali forze g, movimento della testa e del collo e compressione spinale. I dati raccolti da questi test sono fondamentali per migliorare la progettazione degli aerei e ridurre al minimo i rischi di lesioni in caso di incidente.

Nella ricerca e sviluppo e nei test nel settore aeronautico, la ricerca sulla lavorazione è fondamentale a causa dell'uso di materiali nuovi e leggeri che migliorano le prestazioni degli aeromobili. Questi materiali avanzati spesso richiedono strumenti e processi di lavorazione specializzati per ottenere la qualità e la precisione desiderate. Analizzando i processi di taglio come la tornitura, la fresatura e la foratura, i ricercatori possono sviluppare soluzioni su misura per questi materiali. 
I dinamometri piezoelettrici, sia fissi che rotativi, sono utilizzati per misurare le forze e i momenti coinvolti nella lavorazione. Questa tecnologia di sensori consente misurazioni molto dinamiche grazie alle sue alte frequenze naturali. Le conoscenze acquisite da questa ricerca sono fondamentali per lo sviluppo e la valutazione di strumenti e materiali che contribuiscono in ultima analisi all'elevata qualità e durata dei componenti critici degli aeromobili.

Il test di flessione verso l'alto dell'ala è una procedura cruciale nella ricerca e sviluppo aeronautica e nei test per valutare l'integrità strutturale e la flessibilità delle ali degli aerei. Questo test prevede l'applicazione di forze significative verso l'alto alle ali per simulare le sollecitazioni che incontrerebbero durante il volo, in particolare durante le manovre e le turbolenze. In questo test, l'ala dell'aereo è ancorata saldamente e un sistema di funi viene utilizzato per applicare carichi verso l'alto alle ali. Le funi sono fissate alle ali e collegate a un argano o a un sistema di carrucole che aumenta gradualmente la tensione. L'obiettivo è osservare come le ali si deformano e identificare eventuali potenziali punti deboli strutturali. I sensori di forza piezoelettrici sono una scelta eccellente per questa applicazione grazie alla loro capacità di coprire un ampio intervallo di misurazione e alla loro lunghissima durata.