Egy tengerszint feletti tökéletesen működő UAV komponens nem feltétlenül bizonyította, hogy a küldetésmagasságon is működni fog.
A nyilvánvaló különbség a nyomás. Nem mindig ez a legfontosabb.
Egy motoros repülésvezérlő továbbra is hőt termel, ahogy a környező levegő kevésbé sűrűszik. Az akkumulátornak még mindig a megadott hőmérsékleten kell áramot adnia. A kamerának vagy szenzornak továbbra is teljesítenie kell a teljesítménykövetelményét – nem csupán bekapcsolva kell maradnia.
Itt válik érdekesebbé a UAV magasságvizsgálat, mint egy DUT-ot egy kamrába tenni és vákuumot húzni.
Sok UAV alkatrész esetében a minősítési kérdés közelebb áll ehhez:
Képes a DUT a szükséges nyomáson és hőmérsékleten, a szükséges időtartamon belül működni, miközben a küldetés szempontjából fontos funkciókat figyelik?
Ez a kérdés megváltoztatja, hogyan kell meghatározni a tesztet – és hogyan kell kiválasztani a magassági tesztkamrát.
Valójában mit változik a magasság egy UAV komponens esetén?
A magasság egy kényelmes rövidítés egy működő környezethez. Egy laboratóriumnak azonban mérhető feltételekre van szüksége.
Az első a légköri nyomás.
Szabványos légkör alatt a nyomás csökken, ahogy a magasság nő. A NASA légköri modellje például leírja, hogy a nyomás csökken a magassággal, és egyenleteket ad a különböző magasságokon a nyomás, hőmérséklet és sűrűség becsléséhez.
Néhány hasznos referenciaérték:
| Nagyjából magasság | Körülbelül szabványos légköri nyomás |
|---|---|
| Tengerszint | 101,3 kPa |
| 2 000 m | 79,5 kPa |
| 5 000 m | 54.0 kPa |
| 8 000 m | 35,6 kPa |
| 10 000 m | 26,5 kPa |
| 15 000 m | 12,0 kPa |
| 20 000 m | 5,5 kPa |
Ezek referencia-légköri értékek, nem kész UAV teszt súlyosságok. A kamra beállítási pontjának a vonatkozó tesztspecifikációból, az ügyféligényből vagy a meghatározott küldetésprofilból kell származnia.
Ez a különbség fontos.
"5 000 m üzemi magasság" hasznos mérnöki információ.
De a teszt elkezdődése előtt valami pontosabbnak kell lennie:
Szükséges nyomás + hőmérséklet + időtartam + DUT működési állapot + elfogadási kritériumok
hőmérséklet külön bemenet
A nyomás kiszámítható kapcsolatban áll a referencia légkör magasságával. Egy valódi UAV alkatrész hőmérséklete bonyolultabb.
Egy külső kamerá, a törzsben elhelyezett akkumulátor és egy meghajtásos repülésvezérlő mind eltérő hőviszonyokat tapasztalhatnak ugyanazon a gépen.
A napfény kitettsége, légáramlás, a zárószerkezet kialakítása, a közeli elektronika, az elektromos terhelés és a küldetés időtartama mind befolyásolhatja az alkatrészek hőmérsékletét.
Tehát a tesztmérnöknek ellen kell állnia egy csábító rövidítésnek:
misszió magasság→ szabványos légköri hőmérséklet → DUT teszthőmérséklet
A hőmérsékleti követelménynek inkább a tényleges minősítési alapból kellene származnia.
Akkor van hő
Ez különösen fontos a meghajtású elektronika esetében.
Ahogy a magasság nő, a levegősűrűség csökken. A NASA szabványos légköri modelljei ezt a sűrűségváltozást a nyomás és a hőmérséklet mellett leírják.
Most vegyünk egy motoros repülésvezérlőt, amely több tíz wattot fogyaszt a záróban.
A kamra -20°C-ra állítható, de ez nem jelenti azt, hogy a DUT összes elektronikus alkatrésze -20°C-on lenne. A DUT hőt termel, és a hőmérlege csökkentett nyomás esetén is változhat.
Ez egy hasznos szabályt ad a kamra kiválasztásához:
Kamra beállítási pont ≠ komponens hőmérséklete.
Ha a UAV komponens a magassági teszt alatt működik, annak hőterhelése a tesztdefinícióban és a berendezés RFQ-jában szerepel.
Mely UAV komponensek a legérzékenyebbek a magasságra?
Nincs egyetlen "UAV magasságteszt", amely minden alkatrészre egyenlő értelmű lenne a repülőgépen.
A hibamechanizmus számít.
Akkumulátorcsomagok
Egy akkumulátornál általában lehetetlen elválasztani a hőmérsékletet a magassági vita alól.
A csomagnak továbbra is biztosítania kell a szükséges elektromos teljesítményt a megadott működési környezet kitett állapota alatt. A minősítési programtól függően a csökkentett nyomás is része lehet ennek a környezetnek.
Ez a releváns kérdést eredményezheti:
Az akkumulátor csak túléli a magassági kitettséget, vagy ott kell meghatározott teljesítményt nyújtania?
Ezek különböző tesztek.
Van egy másik megkülönböztetés, amit érdemes megtenni. UN 38.3 T.1 magassági szimuláció lítium-akkumulátor szállítási biztonsági követelmény. A UAV üzemeltetési magasság minősítése egy másik mérnöki kérdést tesz fel: hogy az akkumulátor megfelel-e a repülőgép által meghatározott követelménynek a kívánt környezetben.
Ugyanaz az akkumulátor mindkét igényt érintheti, de az egyik nem helyettesítheti automatikusan a másikat.
Repülésirányítók és Avionika
Avionikában a motoros tesztelés többet mutathat, mint egy utóellenőrzés.
A repülésirányítónak szüksége lehet a kommunikációra, stabil áramellátásra és hibamentes működésre a magassági állapot alatt.
Ha az egyetlen elfogadó ellenőrzés az, hogy "bekapcsol a helyreállítás után?", akkor egy csak alacsony nyomású megszakítás soha nem kerül rögzítésre.
A hőviselkedés is figyelemre méltó, mert az avionika működés közben is termel hőt.
Érzékelők és kommunikációs modulok
Érzékelők esetén a powered on és a helyes teljesítmény nem szinonimák.
DUT-tól függően a mérnököknek figyelniük kell:
mérési pontosság, jelstabilitás, adatkimenet, kommunikációs állapot vagy mérési drift.
Egy érzékelő, amely túléli a tesztet, de kilép a megadott pontossági sávon, mégis megszeghette a küldetés követelményét.
Kamerák és gimbálok
Az optikai hasznos terhek újabb aggályokat hoznak magukhoz.
A hőmérséklet befolyásolhatja a fókuszt, az igazítást és a mechanikai viselkedést. A hasznos rakománynak meg kell őriznie a képminőséget vagy a gimbal működést, amíg a magassági állapot fennáll.
A környezeti átmenetek is számíthatnak, ha a kondenzáció vagy a párás veszélyt okoz.
A közös szál egyszerű:
Határozd meg, mit jelent a "pass" mielőtt meghatároznád a kamra ciklust.
Miért hagyhatja el a nyomásnyomásos tesztelés a valódi követelményt
Tegyük fel, hogy egy avionikai modulnak 35 kPa és -40°C hőmérsékleten kell működnie.
Egy laboratórium két külön tesztet is futtathat.
Test A — Alacsony hőmérséklet
-40°C
nagyjából normál légköri nyomás
És aztán:
Test B — Alacsony nyomás
35 kPa
23°C
Mindkét teszt hasznos információt ad.
Egyik sem mutatja automatikusan azt, hogy a DUT a következő helyen működik:
Test C — Hőmérséklet + magasság
-40°C
35 kPa
powered
Ez nem jelenti azt, hogy a kombinált feltétel mindig más eredményt ad.
Ez azt jelenti, hogy az interakciót nem mutatták be.
A hőmérséklet befolyásolhatja az anyagokat, elektronikát, akkumulátorokat és tömítéseket. A csökkentett nyomás megváltoztatja a környező levegő környezetét, és befolyásolhatja a hőviselkedést és a nyomáskülönbségeket.
Amikor a minősítési követelmény egyszerre határozza meg ezeket a feltételeket, akkor külön reprodukálva egy másik kérdést ad meg.
Ugyanaz a nyomás. Más hőkörnyezet. Más képesítési kérdés.
Ekkor egy egyszerű alacsony nyomású kamra és a hőmérséklet-magassági kamra már ekvivalens teszteszközök maradnak.
MIL-STD-810H Method 500.6 vagy IEC 60068-2-13?
Ezeket a hivatkozásokat gyakran említik a magasságteszt-vitákban, de nem szabad felcserélhető címkékként kezelni a "vákuum alá helyezésre" kifejezésre.
IEC 60068-2-13:2021 a Környezeti tesztelés — 2-13. rész: Tesztek — M teszt: Alacsony légnyomás. Az IEC kimondja, hogy a teszt olyan mintákra vonatkozik, amelyeket alacsony légnyomásnak lehet kitéve szállítás, tárolás vagy szerviz során. A 2021-es felülvizsgálat a súlyosságot is igazította az IEC 60721 releváns anyagával, és iránymutatást adott az expozíció időtartamának kiválasztására.
MIL-STD-810H 500.6-os módszer életciklus-alapú környezeti megközelítést alkalmaz az alacsony nyomás/magasság kitettségére, és eljárásokat tartalmaz különböző alacsony nyomású helyzetekre vonatkozóan.
UAV munkához hasznos magas szintű megkülönböztetés:
| MIL-STD-810H Method 500.6 | IEC 60068-2-13:2021 | |
|---|---|---|
| Környezet | Alacsony nyomás / magasság | Alacsony légnyomás |
| Általános megközelítés | Életciklus-környezeti szabrázás | Definiált környezeti tesztmódszer |
| Common context | Repülés, védelem, masszív berendezések | Alkatrészek és berendezések |
| Test selection | Alkalmazandó eljárás és életciklus követelmény | Vonatkozó specifikáció és súlyosság |
| UAV használat | Küldetésvezérelt minősítés, ha megadják | Alkatrész/berendezés alacsony nyomású tesztelés, ahol megadva |
A tábla nem arra szolgál, hogy egyik szabványt válasszon a másik fölött.
Egy védelmi UAV program, kereskedelmi alkatrészspecifikáció és ügyfél-specifikus minősítési terv eltérő követelményekre hivatkozhat.
A kamra kiválasztásánál az számít, hogy ezek a követelmények végül mivé válnak:
nyomás, hőmérséklet, időtartam, átmenet, DUT állapot és monitorozás.
Ez egy másik hasznos elvhez vezet:
Ne válaszd ki a szabványt a kamrából. Válaszd ki a kamrát a tesztkövetelményből.
A küldetésmagasság laboratóriumi tesztprofiljá alakítása
Az olyan kifejezés, mint "működik 8 000 m-ig" még nem kamaraprogram.
Le kell fordítani.
Kezdjük a nyomáskövetelménysel
A küldetésmagasság adja a kiindulópontot.
Egy szabványos légköri referencia segíthet a magasság átültetésében közelítő légköri nyomásra, de a végső kamra értéknek az alkalmazandó specifikáció vagy minősítési alapot kell követnie.
Itt válik hasznossá a 4. kép.
A hőmérséklet hozzáadása
Ezután kérdezd meg, hogy a DUT-nak kell-e:
Survive a hőmérsékletet,
hőmérsékleten működni,
vagy teljesíteni kell egy meghatározott teljesítménykövetelményt a hőmérsékleten.
Ezek nem feltétlenül egyenértékű elfogadási kritériumok.
Határozd meg, hogyan érik el a környezetet
A teszt előírja, hogy a DUT először elérje a hőmérsékletet, majd csökkentse a nyomást?
A nyomás és a hőmérséklet együtt kellene változni?
Szükség van speciális nyomásváltozási sebességre?
Hogyan határozzák meg a stabilizációt?
Az alkalmazandó eljárásnak meg kell válaszolnia ezekre a kérdésekre. A kamrát úgy kell konfigurálni, hogy reprodukálja ezeket.
Definiáld az expozíciót
35 kPa elérése nem jelenti azt, hogy a teszt befejeződött.
A követelményhez szüksége van egy expozíciós időtartamra és egyértelmű meghatározásra, hogy ez az időtartam mikor kezdődik. Az IEC megjegyzi, hogy a 2021-es felülvizsgálat iránymutatást adott az expozíció időtartamának kiválasztására.
Döntsd el, hogy a DUT működik-e
Ez a döntés mind a tesztcélra, mind a kamra konfigurációra vonatkozik.
Egy powered DUT megkövetelheti a következőket:
tápkábelek, jelkapcsolatok, adatkommunikáció, termopárok és további áttáplálások.
Emellett hőt is hoznak a munkaterületbe.
Döntsd el, mi számít passznak
Repülésirányító esetében ez magában foglalhatja a kommunikációt és hibaállapotot.
A fényképezőgép esetében a kép vagy a gimbal teljesítmény számíthat.
Egy érzékelő esetében a pontosság számíthat.
Az akkumulátor esetében az elektromos teljesítmény számíthat.
Egy jól definiált kamraprofil értelmes elfogadási kritérium nélkül még mindig hiányos minősítési teszt.
Mi történik általában rosszul a UAV magasságteszteknél?
A legtöbb magassági teszt problémát nem okozza, ha egy kamra nem tud alacsony nyomást létrehozni. Korábban kezdődnek, amikor a követelményt tesztté alakítják.
01 — magasság meghatározott nyomásbázis
nélkül"10 000 m" egy környezetet ír le. A laboratóriumnak még mindig tudnia kell, hogy melyik nyomásmeghatározás vagy specifikáció szabályozza a tesztet.
02 — Csak nyomás, ha a követelményt kombináljuk
Egy szobahőmérsékletű alacsony nyomású teszt nem reprodukál egy meghatározott alacsony hőmérsékletű/alacsony nyomású működési állapotot.
03 — Kamra korlát = Tesztszint
Ez meglepően könnyű hiba.
Ha egy kamra eléri 1 kPa, az valamit elárul a berendezés képességéről.
Ez nem jelenti azt, hogy a DUT 1 kPa-nál lenne.
04 — DUT hőterhelés figyelmen kívül
hagyvaEgy meghajtott avionikai modul hőt ad a kamrába, és saját belső hőmérséklet-eloszlást alakít ki.
Ez számít mind a kamra teljesítményének, mind a DUT viselkedésének értékelésekor.
05 — Nincs élő megfigyelés
Egy komponens visszanyerve a normál nyomást is helyreállíthatja.
Ha a követelmény a magasságban történő működés, egy teszt utáni bekapcsolási ellenőrzés is elhibázhatja azt az eseményt, amit azonosítani próbáltál.
06 — Az átmenet és a helyreállítás beállításként kezelendő
A nyomáscsökkentés, hőmérsékletváltás, stabilizáció és helyreállítás része lehet a meghatározott eljárásnak.
Nem szabad improvizálni csak azért, mert a végső beállított pont helyes.
Hőmérséklet + magasságkamra kiválasztása
Miután a teszt definiálódott, a berendezés kiválasztása sokkal kevésbé titokzatossá válik.
Az első szám, amit meg kell nézni, nem feltétlenül lehet minimális nyomás.
Nyomástartomány—és nyomásszabályozás
Olyan specifikáció, mint minimum pressure: 1 kPa jelzi, milyen alacsonyabb nyomást ér el a rendszer meghatározott körülmények között.
UAV tesztelés helyette egy köztes állapotban (például 54 kPa, 35 kPa vagy 26,5 kPa) irányítást igényelhet.
Ez teszi fontossá a szükséges nyomásprofil reprodukálására való képességét – nem csupán az alacsony nyomás végső határát.
A minimális nyomás egy specifikáció. A tesztprofil a követelmény.
Hőmérséklet és nyomás együtt
Ha a teszt egyszerre alacsony hőmérsékletet és csökkentett nyomást igényel, ellenőrizd a rendszer releváns kombinált állapotú képességét, ne olvasd a hőmérséklet- és nyomástartományt két teljesen független specifikációként.
Ez különösen fontos a kamrák összehasonlításakor.
A három különálló soron nyomtatott maximális hőmérséklet, minimum hőmérséklet és minimális nyomás önmagában nem írja le minden lehetséges kombinált működési állapotot.
DUT mérete nem egyezik meg a kamra térfogatával
Az UAV komponensének, a rögzítési hardvernek, kábeleknek és monitorozó kapcsolatoknak mind be kell illeszkedniük a használható munkatérbe.
A kamrának elegendő helyre van szüksége a tervezett tesztkonfigurációhoz is.
Tehát adj meg valódi:
L × W × H
ahelyett, hogy egyszerűen így mondanánk:
"Ez egy közepes méretű repülésirányító."
Powered DUT-ok hőt igényelnek
Mondd meg a berendezésgyártónak, hogy a minta működni fog-e a teszt alatt, és mennyi hőt termel.
Elektronikus UAV alkatrészeknél ez ugyanolyan fontos lehet, mint a DUT tömeg.
A feed-through-ok a tesztrendszer részei
Power, Ethernet, CAN, szenzorvonalak, termopárok vagy más jelek át kell haladniuk a kamra falán.
Ezért a továbbítási elrendezést a megfigyelő tervvel kell meghatározni – nem a kamra megépítése után.
A tesztkövetelménytől GDJZ-535L-B konfigurációig
Vegyünk egy UAV komponens tesztet, amely szükséges:
controlled temperature
reduced pressure
powered művelet
external monitoring
Ez a követelmény inkább egy hőmérséklet/alacsony nyomású környezeti kamrára utal, nem pedig egy egyszerű vákuumkamra.
Az egyik ITM-LAB konfiguráció ehhez a munkatípushoz GDJZ-535L-B Hőmérséklet / Éghajlat / Alacsony légnyomású tesztkamra.
Kulcs névértékek a következők:
Workspace: 535 L
Hőmérséklet: -40°C és +150°C
közöttAlacsony nyomás: 1 kPa-ig
Az 535 L munkatér számos komponens szintű UAV tesztrendszert képes befogadni, ahol a DUT, a szükséges rögzítési elrendezés és csatlakozások illeszkednek a használható teszttérbe.
A hőmérséklet-tartomány és az alacsony nyomás képessége különféle magassági profilok számára lehetőséget ad, attól függően, milyen összetett állapotban teljesít a projekthez.
És a legfontosabb szám nem feltétlenül 1 kPa.
1 kPa a kamra képesség – nem UAV teszt súlyossága.
Egy repülésirányító tesztet 35 kPa-nál 35 kPa-ra kell konfigurálni, mert ez a követelmény – nem pedig "szigorúbbá" kell tenni az 1 kPa-val való futtatás.
Hasonlóképpen, a -40°C-os kamra képesség nem jelenti azt, hogy minden UAV alkatrészt -40°C-nak kell kitéve.
A helyes konfiguráció a küldetés és a minősítési követelményből származik.
Gyakorlati berendezésértékeléshez a leghasznosabb információ, amit az ITM-LAB-nak küldhetünk:
DUT méretei és tömege, küldetésmagasság vagy szükséges nyomás, hőmérsékleti profil, meghajtási állapot, hőterhelés, expozíció időtartama, nyomás/hőmérséklet-átmeneti követelmények, áttáplálások és monitorozási igények.
Ez elég ahhoz, hogy a beszélgetést áthelyezzük:
"Magaslatkamrát árulsz?"
to:
"Képes ez a rendszer reprodukálni a tesztemet?"
Három kérdés, amire gyakran választ kell
adnunkA vákuumkamra ugyanaz, mint egy UAV magasságtesztkamra?
Nem feltétlenül.
Ha a követelmény csak egy meghatározott alacsony nyomású expozíció, egy megfelelő alacsony nyomású rendszer elegendő lehet.
Ha a UAV komponensnek egyszerre kell tapasztalnia a szabályozott hőmérsékletet és csökkentett nyomást – vagy akkor kell működnie, miközben a teljesítményt, jeleket és hőmérsékletet figyelik –, akkor a tesztrendszernek ezeket a követelményeket is támogatnia kell.
A helyes összehasonlítás tehát nem egyszerűen az, hogy vákuumkamra vs magassági kamra. Ez
Hogyan alakíthatom át az UAV magasságot kamra nyomásá?
Egy szabványos légköri modell a magasság és a légköri nyomás közötti kapcsolatot mutatja be. A NASA atmoszférikus egyenleteket és referenciaadatokat publikál erre a célra.
De a számított standard légköri nyomás nem szabad, hogy automatikusan felülírja az alkalmazandó tesztspecifikációt.
Használja a küldetésmagasságot mérnöki kiindulópontként, majd erősítse meg a szükséges kamra nyomást a minősítés alapján.
Működnie kellene a UAV komponens a magasságteszt során?
Ha a cél a művelet magasságban történő megjelenítése, akkor szükség lehet a teljesítményes tesztelésre és funkcionális monitorozásra.
Ha a követelmény tárolás, szállítás vagy túlélési expozíció, a példány állapota eltérő lehet.
Először definiáld a célt. Ezután kövesd a megfelelő eljárást.
Magasság több, mint egy vákuumszint
A hasznos kérdés a UAV magasságteszteknél nem:
Milyen mélyre mehetne a kamra?
Ez következő:
Milyen környezetet kell ennek a komponensnek reprodukálni?
Sok UAV alkatrész esetében ez a válasz többet, mint nyomást:
MISSION ALTITUDE
↓
SZÜKSÉGES NYOMÁS
↓
HŐMÉRSÉKLET
↓
DUT OPERATING STATE
STATE↓
HEAT LOAD
↓
DURATION + TRANSITION
↓
FUNCTIONAL MONITORING
↓
KAMRA KONFIGURÁCIÓ
Ez a sorozat elkerüli két ellentétes hibát.
Az egyik alultesztel: alacsony nyomás reprodukciója egy olyan hőmérséklet vagy működési feltétel hiánya, amelyet a minősítési követelmény ténylegesen előír.
A másik a túltesztelés: a kamra legextrémebb képességének kihasználása pusztán azért, mert elérhető.
Egyik sem teszi tesztet reprezentatívabbá.
UAV akkumulátorok, repülésvezérlők, avionikák, szenzorok és kamerák esetében a cél a megadott környezet reprodukciója, és annak megállapítása, hogy az alkatrész továbbra is megfelel-e a küldetés követelményének.
Először definiáld a magassági profilt. Válaszd ki a kamrát másodszor.
