Vol de prova

Els vols de prova, (en anglés: Flight test) també conegut com a prova de vol o ensaig de vol, són vols que es realisen en el propòsit d'investigació, desenroll, validació i manteniment de la aviónica o conceptes d'una aeronau fabricada per a la seua us comercial. També poden ser experiències introductòries per al públic general que desigen provar el pilotage d'un avió baix la supervisió d'un instructor qualificat. Estos vols poden classificar-se en dos tipos principals:

Els que involucren a professionals de l'aviació per a evaluar el disseny d'un nou avió o verificar els seus sistemes despuix d'un manteniment.
Els "vols de prova" per al públic, que són una primera pren de contacte en el món de l'aviació.

Sonda de pressió estàtica en el nas d'un prototip del Sukhoi Superjet 100 en la seua primer fase d'un vol de prova

Proves

Aeronaus civils

Generalment, existixen dos categories de programes de proves de vol: comercials i militars. Les proves de vol comercials es realisen per a certificar que l'aeronau complix en tots els requisits de seguritat aérea i rendiment aplicables de l'organisme governamental que ho certifica. En Estats Units, este organisme és la Administració Federal d'Aviació (FAA); en Canadà, Transport Canadà (TC); en el Regne Unit, la Autoritat d'Aviació Civil (CAA); i en la Unió Europea, la Agència Europea de Seguritat Aérea (EASA). Ya que el desenroll d'aeronaus comercials sol finançar-se pel fabricant i/o inversors privats, l'organisme certificador no té interés en l'èxit comercial de l'aeronau. Estos organismes civils es preocupen més per la seguritat de l'aeronau i per que el manual de vol del pilot reflectixca en precisió el seu rendiment. El mercat comercial determinarà l'idoneïtat de l'aeronau per als operadors. Normalment, l'organisme de certificació civil no intervé en les proves de vol fins que el fabricant haja detectat i corregit qualsevol problema de desenroll i estiga llest per a solicitar la certificació.

Aeronaus militars

Els programes militars es diferencien dels comercials que el govern contracta al fabricant d'aeronaus per a dissenyar i construir una aeronau que complixca en capacitats específiques per a la missió. Estos requisits de rendiment es documenten per al fabricant en les especificacions de l'aeronau, i els detalls del programa de proves de vol (entre molts atres requisits del programa) s'especifiquen en la declaració de treball. En este cas, el govern és el client i té un interés directe en la capacitat de l'aeronau per a complir la missió. Ya que el govern finança el programa, participa més en el disseny i les proves de l'aeronau des del principi. A sovint, pilots de prova i ingeniers militars s'integren a l'equip de proves de vol del fabricant, inclús abans del primer vol. La fase final de les proves de vol de l'aeronau militar és la Prova Operacional (PO). La PO la porta a terme un equip de proves exclusivament governamental en l'objectiu de certificar que l'aeronau és adequada i eficaç per a realisar la missió prevista.

Les proves de vol d'aeronaus militars solen realisar-se en instalacions militars de prova. La Armada dels Estats Units prova les seues aeronaus en la Estació Aeronaval de Patuxent River i la Força Aérea dels Estats Units en la Base Aérea Edwards. La Escola de Pilots de Prova de la Força Aérea dels Estats Units i la Escola de Pilots de Prova de l'Armada dels Estats Units són els programes dissenyats per a la formació del personal de proves militars. En el Regne Unit, la majoria de les proves de vol militars les realisen tres organisacions: la Real Força Aérea (RAF), BAE Systems i QinetiQ. Per a millores menors, les proves poden ser realisades per una d'estes tres organisacions de forma independent, pero els programes importants solen ser portats a terme per un Equip Conjunt de Proves (JTT), en el que les tres organisacions colaboren baix la coordinació d'un equip de proyecte integrat (IPT).

Processos

Les proves de vol —generalment considerades com un tipo de vol sense fins comercials, encara que la companyia SpaceX també ha realisat extenses proves de vol en la fase posterior a la missió d'un eixida propulsor de tornada en llançaments comercials— poden estar subjectes al major risc d'accidents o incidents greus, estadísticament demostrat, propi d'estos últims. Açò es deu principalment a les incògnites sobre les característiques de control d'una nova aeronau o vehícul de llançament i a la falta de procediments operatius establits, situació que pot agravar-se si els pilots carixen de la formació o experiència necessàries per a pilotar o volar l'aeronau. Per este motiu, les proves de vol es planifiquen cuidadosadament en tres fases:

Preparació
Eixecució 
Anàlisis i informe.

Preparació

Equip de prova de pressió estàtica a bordo del prototip del Boeing 747-8I; un tubo llarc de plàstic, que es mostra enrollado al voltant d'un tambor d'almagasenament està conectada a una sonda en orificis de pressió estàtica. La sonda es desplaça a una distància aproximada de dos envergadures darrere de l'aeronau..

Tant per a aeronaus comercials com a militars, aixina com per a vehículs de llançament, la preparació per a les proves de vol comença molt abans de que el vehícul de prova estiga llest per a volar. Inicialment, es deu definir qué es necessita provar, a partir de la qual cosa els ingeniers de proves de vol preparen el pla de proves, que consistix essencialment en certes maniobres que es deuen realisar (o sistemes que es deuen posar a prova). Cada prova individual es coneix com a Punt de Prova. Un programa complet de proves de vol per a la certificació/calificació d'una nova aeronau requerirà proves per a molts sistemes de l'aeronau i règims de vol; cada u es documenta generalment en un pla de proves separat. En total, un programa de proves de vol per a la certificació constarà d'aproximadament 10 000 Punts de Prova.

El document utilisat per a preparar un vol de prova per a una aeronau es coneix com a Targeta de Proves. Esta targeta inclou una descripció dels Punts de Prova que es realisaran. L'ingenier de proves de vol procurarà, en la mida de lo possible, realisar vols en punts de prova similars de tots els plans de prova. Açò permet obtindre les senyes necessàries en el menor número de hores de vol. El software utilisat per a controlar el procés de proves de vol es denomina Software de Gestió de Proves de Vol i ajuda a l'ingenier de proves de vol a planificar els punts de prova i a generar la documentació necessària.

Una volta establits els requisits de senyes per a la prova de vol, l'aeronau o el vehícul de llançament s'equipa en un sistema d'adquisició de senyes (DAS) o una unitat d'adquisició de senyes (DAU) i sensors per a registrar dits senyes per al seu anàlisis. Els paràmetros típics d'instrumentació registrats durant una prova de vol per a una aeronau de gran tamany són:

Pressió i temperatura atmosfèriques (estàtiques).
Pressió i temperatura dinàmiques ("totals"), mides en vàries posicions al voltant del fuselage.
Càrregues estructurals en les ales i el fuselage, inclosos els nivells de vibració.
Actitut de l'aeronau, àngul d'atac i àngul d'esmonyida lateral.
Acceleració en els sis graus de llibertat, mides en accelerómetros en diferents posicions de l'aeronau.
Nivells de soroll (interior i exterior).
Temperatura interior (en la cabina de vol i els compartimento de càrrega).
Deflexión dels controls de l'aeronau (|palanca/columna de control, pedal del timó de profunditat i posició de l'accelerador).
Paràmetros de rendiment del motor (pressió i temperatura en diverses etapes, espente, taxa de consum de combustible).

Es poden dur a bordo instruments de calibración específics, el comportament dels quals s'ha determinat a partir de proves anteriors, per a complementar les sondes incorporades a l'aeronau.

Equips de medició de pressió i tancs d'aigua en el prototip del Boeing 747-8I

Durant el vol, estos paràmetros s'utilisen per a calcular paràmetros rellevants del rendiment de l'aeronau, com la velocitat aerodinàmica, la altitut, el pes i la posició del centre de gravetat.

Durant determinades fases de les proves de vol, especialment durant les primeres etapes del desenroll d'una nova aeronau, es transmeten numerosos paràmetros a terra durant el vol, a on són monitorizados pels ingeniers de proves i de respal, o be s'almagasenen per al seu posterior anàlisis. Açò permet la monitorisació de la seguritat i facilita l'anàlisis, tant en temps real com per mig de simulació completa, de les senyes recopilades.

Eixecució

Una volta que una aeronau o vehícul de llançament està completament ensamblado i instrumentat, es realisen numeroses hores de proves en terra. Açò permet explorar múltiples aspectes: el funcionament bàsic de l'aeronau, els controles de vol, el rendiment del motor, l'evaluació de l'estabilitat dels sistemes dinàmics i proporciona una primera aproximació a les càrregues estructurals. Posteriorment, el vehícul pot realisar el seu vol inaugural, una fita fonamental en qualsevol programa de desenroll d'aeronaus o vehículs de llançament.

Un programa de proves de vol té varis aspectes, entre els que s'inclouen:

Qualitats de maneig, que evaluen la controlabilidad de l'aeronau i la seua resposta a les accions del pilot en tot el ranc de vol.
Les proves de rendiment evaluen les aeronaus en relació en les seues capacitats proyectades, tals com velocitat, alcanç, potència disponible, resistència aerodinàmica, característiques del fluix d'aire, etc.
La estabilitat aeroelástica/de aleteo evalua la resposta dinàmica dels controls i l'estructura de l'aeronau a les càrregues aerodinàmiques (és dir, induïdes pel vent).
Les proves d'aviónica/sistemes verifiquen que tots els sistemes electrònics (navegació, comunicacions, radars, sensors, etc.) funcionen segons lo previst.
Les càrregues estructurals medixen les tensions en l'estructura de l'avió, els components dinàmics i els controls per a verificar l'integritat estructural en tots els règims de vol.

Les proves específiques per a aeronaus militars inclouen:

Llançament d'armament, que analisa la capacitat del pilot per a adquirir l'objectiu utilisant els sistemes a bordo i llançar en precisió el proyectil sobre l'objectiu.
Una evaluació de la separació de la munició en eixir de l'aeronau per a garantisar que no hi haja problemes de seguritat.
Reabastecimiento en vol.
Medició de la firma radar/infrarroja.
Operacions en portaavions.

Les situacions d'emergència s'evaluen com a part integral de tot programa de proves de vol. Alguns eixemples són: falles de motor durant les distintes fases del vol (envolament, travessia i aterrisage), fallos de sistemes i degradació dels controls. Durant les proves de vol s'establix i verifica el ranc operatiu complet (pesos bruts admissibles, centres de gravetat, altitut, velocitats màximes i mínimes, maniobres, etc.). Es demostra sempre la seguritat de l'aeronau inclús més allà dels llímits permesos per a les operacions normals en el Manual de Vol.

Ya que l'objectiu principal d'un programa de proves de vol és recopilar senyes d'ingenieria precisos, a sovint sobre un disseny que no està completament provat, pilotar una aeronau de prova requerix un alt grau de formació i habilitat. Per això, estos programes solen ser portats a terme per un pilot de proves especialment entrenat, les senyes són recopilades per un ingenier de proves de vol i, en freqüència, es mostren visualment al pilot de proves o a l'ingenier per mig d'instrumentació de vol.

Anàlisis i informes

El vol de prova inclou l'anàlisis d'un vol per a la seua certificació. Analisa tant l'interior com l'exterior de l'aeronau, revisant cada detall. L'informe inclou els resultats de l'anàlisis de senyes.

Introducció. El rendiment de les aeronaus comprén diverses missions com envolament, ascens, travessia acceleració, desacceleració, descens, aterrisage i atres maniobres bàsiques de combat, etc.

Despuix de les proves de vol, l'aeronau deu ser certificada d'acort en les seues regulacions, com les Regulacions Federals d'Aviació (FAR) de la Agència Europea de Seguritat Aérea (FAA), les Especificacions de Certificació (CS) de la Agència Europea de Seguritat Aérea (EASA) i els Requisits i Compliment del Personal Aéreu de l'Índia.

1. Evaluació i documentació del rendiment del vol

El processament de senyes de vol inclou filtrat, correcció de biaix i resolució a lo llarc de la trayectòria de vol (Trayectòria).
Anàlisis de segments de la missió a partir de les senyes de les proves de vol.
Estimació de l'espente utilisant el Performance Cycle Deck (PCD).
Càlcul de l'espente en vol utilisant la plataforma d'espente en vol (IFTD).
Documentació del rendiment del vol segons els procediments estàndar.
Validació i actualisació del model de rendiment de l'aeronau.

2. Reducció del rendiment de vol a condicions estàndar

Estimació del model del rendiment de la aeronau en condicions atmosfèriques estàndar internacionals (ISA).
Les condicions no estàndar (provades) s'estudien incorporant individualment la massa, la altitut, la velocitat i la configuració del accelerador estàndart.
Els efectes individuals se sumen a les condicions provades (no estàndar) per a obtindre el rendiment en condicions d'atmòsfera estàndar internacional per a la certificació.
Per al envolament i el aterrisage, també es considera l'efecte del vent.

3. Preparació i validació de gràfics de rendiment per al manual de senyes operatives (ODM)

Les taules de rendiment permeten al pilot predir el comportament de l'aeronau durant l'envolament, l'ascens, la travessia i l'aterrisage. Estes taules, proporcionades pel fabricant, s'inclouen en el Manual de Vol de l'Aeronau (AFM) i el Manual d'Operacions del Pilot (POH). L'informació que el fabricant proporciona en estes taules s'ha recopilat a partir de vols de prova realisats en una aeronau nova, en condicions normals d'operació, en habilitats de pilotage promig i en l'aeronau i el motor en bon estat de funcionament. Els ingeniers registren les senyes de vol i creen les taules de rendiment basant-se en el comportament de l'aeronau durant els vols de prova. Per mig d'estes taules, el pilot pot determinar la llongitut de pista necessària per a l'envolament i l'aterrisage, la cantitat de combustible que s'utilisarà durant el vol i el temps necessari per a aplegar al destí. Les senyes de les taules no seran precisos si l'aeronau no està en bon estat de funcionament o si opera en condicions adverses. Sempre considere la necessitat de compensar els valors de rendiment si l'aeronau no està en bon estat de funcionament o si les habilitats de pilotage són inferiors al promig. Cada aeronau té un rendiment diferent i, per lo tant, valors de rendiment distints. Calcule el rendiment de l'aeronau abans de cada vol, ya que cada vol és diferent.

Cada carta aeronàutica es basa en certes condicions i inclou notes sobre cóm adaptar l'informació a les condicions de vol. És important llegir cada carta i comprendre el seu us. Lligga les instruccions del fabricant. Per a obtindre una explicació sobre cóm usar les cartes, consulte l'eixemple proporcionat pel fabricant per a eixa carta específica.

L'informació que proporcionen els fabricants no està estandardisada. Pot presentar-se en format de taula o en format de gràfic. A voltes, els gràfics combinats incorporen dos o més gràfics en un solament per a compensar diverses condicions de vol. Estos gràfics permeten al pilot predir el rendiment de l'aeronau davant variacions en l'altitut de densitat, el pes i el vent, tot en un mateix gràfic. Per la gran cantitat d'informació que es pot extraure d'este tipo de gràfic, és fonamental interpretar-ho en molta precisió. Un chicotet error al principi pot provocar un gran error al final.

El restant d'esta secció comprén informació sobre el rendiment de les aeronaus en general i analisa quina informació contenen les cartes aeronàutiques i cóm extraure-la per mig de llectura directa i interpolació. Cada carta conté informació valiosa que deu utilisar-se en la planificació de vol. S'analisaran eixemples de taules, gràfics i gràfics combinats per a tots els aspectes del vol.

Interpolació. No tota l'informació de les cartes de navegació es pot extraure fàcilment. Algunes requerixen interpolació per a obtindre informació sobre condicions de vol específiques. Interpolar informació significa que, a partir de l'informació coneguda, un pilot pot calcular informació intermija. No obstant, a voltes els pilots redonegen els valors de les cartes a una sifra més conservadora. Usar valors que reflectixquen condicions llaugerament més adverses proporciona una estimació raonable del rendiment i oferix un chicotet marge de seguritat. La següent ilustració mostra un eixemple d'interpolació d'informació a partir d'una carta de distància d'envolament:

Estimació de models per a una àmplia gama de condicions atmosfèriques, paràmetros de vol i de motor.
Preparació i validació de gràfics i taules a partir de l'estimació del model per a predir el rendiment de l'aeronau.
Açò permetrà al pilot operar de manera efectiva i segura, i realisar comparacions de rendiment.

Equips utilisats

La composició de l'equip dels vols de proves varia segons l'organisació i la complexitat del programa del fabricant, encara que existixen alguns membres clau que solen formar part de totes les organisacions de proves de vol. El líder de l'equip sol ser un ingenier de proves de vol (ITV) o, possiblement, un pilot de proves experimentals. Atres ITV o pilots també poden participar. Atres membres de l'equip són l'ingenier d'instrumentació de proves de vol, els tècnics de sistemes d'instrumentació, el departament de manteniment d'aeronaus (mecànics, electricistes, tècnics de aviónica, etc.), els inspectors de calitat/garantia de producte, el personal del centre de senyes/informàtica en terra, ademés del personal de respal llogístic i administratiu. Ingeniers d'atres disciplines colaboren en les proves dels seus sistemes específics i analisen les senyes recopilades en la seua àrea d'especialisació.

Ya que molts programes de desenroll d'aeronaus estan patrocinats per les forces armades governamentals, és freqüent que pilots i ingeniers militars o civils empleats pel govern s'integren en l'equip de proves de vol. Els representants governamentals supervisen el programa, revisen i aproven les senyes. Els pilots de prova governamentals també poden participar en els vols de prova, inclús en el primer vol.

Vore també

Primer vol
Pilot de proves