Komponen UAV yang berfungsi dengan sempurna di paras laut belum semestinya membuktikan ia akan berfungsi pada altitud misi.
Perbezaan yang jelas ialah tekanan. Ia tidak selalu yang paling penting.
Pengawal penerbangan berkuasa masih menghasilkan haba apabila udara sekeliling menjadi kurang padat. Bateri masih perlu membekalkan kuasa pada suhu yang ditetapkan. Kamera atau sensor masih perlu memenuhi keperluan prestasinya—bukan sekadar kekal hidup.
Di sinilah ujian ketinggian UAV menjadi lebih menarik daripada meletakkan DUT dalam ruang dan menarik vakum.
Bagi banyak komponen UAV, soalan kelayakan lebih hampir kepada ini:
Bolehkah DUT beroperasi pada tekanan dan suhu yang diperlukan, untuk tempoh yang diperlukan, sementara fungsi yang penting untuk misi dipantau?
Soalan itu mengubah cara ujian harus ditakrifkan—dan bagaimana ruang ujian altitud harus dipilih.
Apakah sebenarnya perubahan ketinggian untuk komponen UAV?
Altitude adalah singkatan yang sesuai untuk persekitaran operasi. Namun, makmal memerlukan keadaan yang boleh diukur.
Yang pertama ialah tekanan atmosfera.
Di bawah atmosfera standard, tekanan menurun apabila altitud meningkat. Model atmosfera NASA, sebagai contoh, menerangkan tekanan yang menurun mengikut altitud dan menyediakan persamaan untuk menganggarkan tekanan, suhu dan ketumpatan pada ketinggian yang berbeza.
Beberapa nilai rujukan berguna adalah:
Ini adalah reference-atmosphere, bukan ujian UAV siap sedia ada. Titik tetapan ruang harus datang daripada spesifikasi ujian yang berkenaan, keperluan pelanggan atau profil misi yang ditetapkan.
Perbezaan itu penting.
"5,000 m ketinggian operasi" adalah maklumat kejuruteraan yang berguna.
Tetapi sebelum ujian bermula, ia perlu menjadi sesuatu yang lebih tepat:
Tekanan yang diperlukan + suhu + tempoh + keadaan operasi DUT + kriteria penerimaan
suhu adalah input berasingan
Tekanan mempunyai hubungan yang boleh diramal dengan altitud di bawah atmosfera rujukan. Suhu komponen UAV sebenar adalah lebih rumit.
Kamera yang dipasang di luar, bateri yang terkurung di dalam fiuslaj dan pengawal penerbangan berkuasa boleh mengalami keadaan haba yang berbeza pada pesawat yang sama.
Pendedahan suria, aliran udara, reka bentuk penutup, elektronik berdekatan, beban elektrik dan tempoh misi semuanya boleh mempengaruhi suhu komponen.
Jadi jurutera ujian harus menahan pintasan yang menggoda:
misi ketinggian → suhu atmosfera standard → suhu ujian DUT
Keperluan suhu sepatutnya datang daripada asas kelayakan sebenar.
Kemudian ada haba
Ini amat penting untuk elektronik berkuasa.
Apabila altitud meningkat, ketumpatan udara menurun. Model atmosfera standard NASA menerangkan perubahan ketumpatan ini bersama tekanan dan suhu.
Sekarang pertimbangkan pengawal penerbangan berkuasa yang melepaskan puluhan watt di dalam penutup.
Ruang boleh ditetapkan pada -20°C, tetapi itu tidak bermakna setiap komponen elektronik di dalam DUT berada pada -20°C. DUT menghasilkan haba, dan keseimbangan termanya boleh berubah di bawah keadaan tekanan rendah.
Itu memberi kita peraturan berguna untuk pemilihan ruang:
Titik tetapan ruang ≠ suhu komponen.
Jika komponen UAV beroperasi semasa ujian altitud, beban habanya tergolong dalam definisi ujian dan RFQ peralatan.
Komponen UAV mana yang paling sensitif terhadap altitud?
Tiada satu pun "ujian ketinggian UAV" yang sama masuk akal untuk setiap komponen dalam pesawat.
Mekanisme kegagalan adalah penting.
Pek Bateri
Untuk bateri, suhu biasanya mustahil untuk dipisahkan daripada perbincangan altitud.
Pek masih perlu memberikan prestasi elektrik yang diperlukan semasa terdedah kepada persekitaran operasi yang ditetapkan. Bergantung pada program kelayakan, tekanan yang dikurangkan juga boleh menjadi sebahagian daripada persekitaran tersebut.
Itu boleh menimbulkan soalan berkaitan:
Adakah bateri hanya bertahan dalam pendedahan ketinggian, atau mesti memberikan prestasi tertentu semasa berada di situ?
Itu ujian yang berbeza.
Ada satu lagi perbezaan yang patut dibuat. UN 38.3 T.1 Simulasi ketinggian adalah keperluan keselamatan pengangkutan bateri litium. Kelayakan ketinggian operasi UAV mengemukakan soalan kejuruteraan yang berbeza: sama ada bateri memenuhi keperluan yang ditetapkan oleh pesawat dalam persekitaran yang dimaksudkan.
Bateri yang sama mungkin memenuhi kedua-dua keperluan, tetapi satu tidak harus menggantikan yang lain secara automatik.
Pengawal Penerbangan dan Avionik
Untuk avionik, ujian berkuasa boleh mendedahkan lebih daripada sekadar pemeriksaan selepas ujian.
Pengawal penerbangan mungkin perlu mengekalkan komunikasi, tingkah laku kuasa yang stabil dan operasi tanpa kerosakan sepanjang keadaan altitud.
Jika satu-satunya pemeriksaan penerimaan ialah "adakah ia dihidupkan selepas pemulihan?", gangguan yang berlaku hanya pada tekanan rendah mungkin tidak akan pernah ditangkap.
Tingkah laku terma juga wajar diberi perhatian kerana avionik terus menghasilkan haba semasa operasi.
Sensor dan Modul Komunikasi
Untuk sensor, dihidupkan dan performing properly bukanlah sinonim.
Bergantung pada DUT, jurutera mungkin perlu memantau:
ketepatan pengukuran, kestabilan isyarat, output data, status komunikasi atau drift pengukuran.
Sensor yang berjaya melalui ujian tetapi bergerak di luar jalur ketepatan yang ditetapkan mungkin masih gagal memenuhi keperluan misinya.
Kamera dan Gimbal
Payload optik memperkenalkan satu lagi set kebimbangan.
Suhu boleh mempengaruhi fokus, penjajaran dan tingkah laku mekanikal. Muatan mungkin perlu mengekalkan kualiti imej atau operasi gimbal semasa keadaan altitud ada.
Peralihan persekitaran juga boleh menjadi penting apabila kondensasi atau kabus menjadi kebimbangan.
Benang persamaan adalah mudah:
Tentukan maksud "pass" sebelum anda mentakrifkan kitaran chamber.
mengapa ujian tekanan sahaja boleh terlepas keperluan sebenar
Andaikan modul avionik perlu beroperasi pada 35 kPa dan -40°C.
Makmal boleh menjalankan dua ujian berasingan.
Test A — Suhu Rendah
-40°C
lebih kurang tekanan atmosfera normal
Dan kemudian:
Ujian B — Tekanan Rendah
35 kPa
23°C
Kedua-dua ujian memberikan maklumat yang berguna.
Kedua-duanya secara automatik tidak menunjukkan bahawa DUT akan beroperasi di:
Ujian C — Suhu + Altitud
-40°C
35 kPa
berkuasa
Ini tidak bermakna keadaan gabungan akan sentiasa menghasilkan keputusan yang berbeza.
Ini bermakna interaksi belum didemonstrasikan.
Suhu boleh mempengaruhi bahan, elektronik, bateri dan meterai. Tekanan yang dikurangkan mengubah persekitaran udara sekeliling dan boleh mempengaruhi tingkah laku terma serta perbezaan tekanan.
Apabila keperluan kelayakan menetapkan syarat-syarat tersebut secara serentak, mengulanginya secara berasingan akan menjawab soalan yang berbeza.
Tekanan yang sama. Persekitaran terma yang berbeza. Soalan kelayakan yang berbeza.
Ini adalah titik di mana ruang tekanan rendah yang ringkas dan ruang suhu-ketinggian berhenti menjadi alat ujian yang setara.
MIL-STD-810H Kaedah 500.6 atau IEC 60068-2-13?
Rujukan ini sering disebut dalam perbincangan ujian altitud, tetapi ia tidak sepatutnya dianggap sebagai label yang boleh ditukar ganti untuk "letakkan di bawah vakum."
IEC 60068-2-13:2021 adalah edisi kelima terkini Ujian persekitaran — Bahagian 2-13: Ujian — Ujian M: Tekanan udara rendah. IEC menyatakan bahawa ujian ini terpakai kepada spesimen yang boleh dikenakan tekanan udara rendah semasa pengangkutan, penyimpanan atau perkhidmatan. Semakan 2021 juga menyelaraskan tahap keterukan dengan bahan IEC 60721 yang relevan dan menambah panduan dalam pemilihan tempoh pendedahan.
MIL-STD-810H Kaedah 500.6 mengambil pendekatan kitaran hayat persekitaran untuk pendedahan tekanan rendah/ketinggian dan mengandungi prosedur yang menangani pelbagai situasi tekanan rendah.
Untuk kerja UAV, perbezaan tahap tinggi yang berguna ialah:
| MIL-STD-810H Kaedah 500.6 | IEC 60068-2-13:2021 | |
|---|---|---|
| Environment | Tekanan rendah / altitud | Tekanan udara rendah |
| Pendekatan umum | Penyesuaian persekitaran kitaran hayat | Kaedah ujian persekitaran yang ditakrifkan |
| Konteks biasa | Aeroangkasa, pertahanan, peralatan tahan lasak | Komponen dan peralatan |
| Pemilihan ujian | Prosedur yang terpakai dan keperluan kitaran hayat | Spesifikasi dan keterukan yang relevan |
| penggunaan UAV | Kelayakan berasaskan misi jika dinyatakan | Ujian tekanan rendah komponen/peralatan jika ditetapkan |
Jadual ini tidak bertujuan untuk memilih satu piawaian berbanding yang lain.
Program UAV pertahanan, spesifikasi komponen komersial dan pelan kelayakan khusus pelanggan mungkin merujuk kepada keperluan yang berbeza.
Apa yang penting dalam pemilihan kamar adalah apa yang akhirnya menjadi keperluan tersebut:
tekanan, suhu, tempoh, peralihan, keadaan DUT dan pemantauan.
Itu membawa kepada satu lagi prinsip berguna:
Jangan pilih piawaian dari ruang. Pilih ruang daripada keperluan ujian.
Menukar ketinggian misi menjadi profil ujian makmal
Frasa seperti "beroperasi sehingga 8,000 m" belum lagi merupakan program kamar.
Ia perlu diterjemahkan.
mulakan dengan keperluan tekanan
Ketinggian misi menyediakan titik permulaan.
Rujukan atmosfera piawai boleh membantu menterjemahkan altitud kepada tekanan atmosfera anggaran, tetapi nilai ruang akhir harus mengikut spesifikasi atau asas kelayakan yang berkenaan.
Di sinilah IMAGE 4 menjadi berguna.
tambah suhu
Seterusnya tanya sama ada DUT mesti:
bertahan suhu,
beroperasi pada suhu,
atau memenuhi keperluan prestasi yang ditetapkan pada suhu.
Ini tidak semestinya kriteria penerimaan yang setara.
Tentukan bagaimana persekitaran dicapai
Adakah ujian memerlukan DUT mencapai suhu terlebih dahulu dan kemudian mengurangkan tekanan?
Patutkah tekanan dan suhu berubah serentak?
Adakah kadar perubahan tekanan tertentu diperlukan?
Bagaimana penstabilan ditentukan?
Prosedur yang berkenaan sepatutnya menjawab soalan-soalan ini. Ruang tersebut harus dikonfigurasikan untuk menghasilkan semula mereka.
Tentukan pendedahan
Mencapai 35 kPa tidak bermakna ujian telah selesai.
Keperluan ini juga memerlukan tempoh pendedahan dan definisi jelas bila tempoh itu bermula. IEC menyatakan bahawa semakan 2021 telah menambah panduan dalam pemilihan tempoh pendedahan.
Tentukan sama ada DUT beroperasi
Keputusan ini mempengaruhi kedua-dua objektif ujian dan konfigurasi ruang.
DUT berkuasa mungkin memerlukan:
pendawaian kuasa, sambungan isyarat, komunikasi data, termokopel dan aliran tambahan.
Ia juga memperkenalkan haba ke dalam ruang kerja.
Tentukan apa yang dikira sebagai pass
Bagi pengawal penerbangan, ini boleh merangkumi komunikasi dan status kerosakan.
Bagi kamera, imej atau prestasi gimbal mungkin penting.
Bagi sensor, ketepatan mungkin penting.
Bagi bateri, prestasi elektrik mungkin penting.
Profil ruang yang ditakrifkan dengan baik tanpa kriteria penerimaan yang bermakna masih merupakan ujian kelayakan yang tidak lengkap.
Apa yang biasanya salah dalam ujian altitud UAV?
Kebanyakan masalah ujian altitud bukan disebabkan oleh ruang yang tidak dapat menghasilkan tekanan rendah. Ia bermula lebih awal, apabila keperluan diterjemahkan ke dalam ujian.
01 — altitud tanpa asas tekanan yang ditakrifkan
"10,000 m" menerangkan sesuatu persekitaran. Makmal masih perlu mengetahui definisi atau spesifikasi tekanan yang mengawal ujian.
02 — tekanan sahaja, apabila keperluan digabungkan
Ujian tekanan rendah suhu bilik tidak menghasilkan semula keadaan operasi suhu rendah/tekanan rendah yang ditetapkan.
03 — had ruang = tahap ujian
Ini adalah kesilapan yang mengejutkan mudah untuk dilakukan.
Jika sebuah ruang boleh mencapai 1 kPa, itu memberitahu anda sesuatu tentang keupayaan peralatan.
Ia melakukan tidak bermakna DUT patut berada pada 1 kPa.
04 — beban haba DUT diabaikan
Modul avionik berkuasa menambah haba ke ruang dan membangunkan taburan suhu dalaman sendiri.
Itu penting apabila menilai prestasi bilik dan tingkah laku DUT.
05 — tiada pemantauan langsung
Komponen boleh pulih selepas kembali ke tekanan normal.
Jika keperluan adalah operasi pada altitud, pemeriksaan kuasa selepas ujian sahaja mungkin terlepas peristiwa yang anda cuba kesan.
06 — peralihan dan pemulihan dianggap sebagai persediaan
Pengurangan tekanan, peralihan suhu, penstabilan dan pemulihan boleh menjadi sebahagian daripada prosedur yang ditetapkan.
Ia tidak sepatutnya diimprovisasi hanya kerana titik tetapan akhir adalah betul.
Memilih Ruang Suhu + Ketinggian
Setelah ujian ditakrifkan, pemilihan peralatan menjadi kurang misteri.
Dan nombor pertama yang perlu dilihat tidak semestinya tekanan minimum.
Julat Tekanan—dan Kawalan Tekanan
Spesifikasi seperti tekanan minimum: 1 kPa memberitahu anda tekanan terendah yang direka untuk dicapai sistem di bawah keadaan yang ditetapkan.
ujian UAV mungkin memerlukan operasi terkawal pada keadaan pertengahan seperti 54 kPa, 35 kPa atau 26.5 kPa.
Itu menjadikan keupayaan untuk menghasilkan semula profil tekanan yang diperlukan penting—bukan sekadar had tekanan rendah yang maksimum.
Tekanan minimum adalah satu spesifikasi. Profil ujian adalah keperluan.
Suhu dan tekanan bersama
Jika ujian memerlukan suhu rendah dan tekanan rendah serentak, periksa keupayaan keadaan gabungan sistem yang relevan dan bukannya membaca julat suhu dan tekanan sebagai dua spesifikasi yang benar-benar bebas.
Ini amat penting apabila membandingkan ruang.
Suhu maksimum, suhu minimum dan tekanan minimum yang dicetak pada tiga baris berasingan tidak secara sendiri menggambarkan setiap keadaan operasi gabungan yang mungkin.
saiz DUT tidak sama dengan isipadu ruang
Komponen UAV, perkakasan pemasangan, kabel dan sambungan pemantauan semuanya perlu muat dalam ruang kerja yang boleh digunakan.
Ruang juga memerlukan ruang yang mencukupi untuk konfigurasi ujian yang dimaksudkan.
Jadi sediakan sebenar:
L × W × H
bukannya hanya berkata:
"Ia adalah pengawal penerbangan bersaiz sederhana."
DUT berkuasa memerlukan pertimbangan terma
Beritahu pengeluar peralatan sama ada spesimen akan beroperasi semasa ujian dan berapa banyak haba yang dihasilkan.
Bagi komponen UAV elektronik, ini boleh menjadi sama pentingnya dengan jisim DUT.
Feedthroughs adalah sebahagian daripada sistem ujian
Kuasa, Ethernet, CAN, talian sensor, termokopel atau isyarat lain mungkin perlu melintasi dinding ruang.
Oleh itu, susunan feedthrough harus ditakrifkan bersama pelan pemantauan—bukan selepas ruang dibina.
Dari Keperluan Ujian ke Konfigurasi GDJZ-535L-B
Pertimbangkan ujian komponen UAV yang memerlukan:
terkawal suhu
tekanan dikurangkan
powered operation
pemantauan luaran
Keperluan itu menunjukkan ruang persekitaran suhu/tekanan rendah dan bukannya ruang vakum asas.
Satu konfigurasi ITM-LAB untuk jenis kerja ini ialah GDJZ-535L-B Suhu / Iklim / Tekanan Udara Rendah.
Keupayaan nominal utama termasuk:
Ruang kerja: 535 L
Suhu: -40°C hingga +150°C
Tekanan rendah: turun ke 1 kPa
Ruang kerja 535 L boleh menampung banyak tetapan ujian UAV peringkat komponen di mana DUT, susunan pemasangan yang diperlukan dan sambungan sesuai dalam ruang ujian yang boleh digunakan.
Julat suhu dan keupayaan tekanan rendah menyediakan ruang untuk pelbagai profil altitud, tertakluk kepada prestasi keadaan gabungan sebenar yang diperlukan untuk projek.
Dan nombor paling penting tidak semestinya 1 kPa.
1 kPa adalah keupayaan ruang—bukan keterukan ujian UAV.
Ujian pengawal penerbangan pada 35 kPa harus dikonfigurasikan sekitar 35 kPa kerana itu adalah keperluan—bukan dibuat "lebih ketat" dengan berjalan pada 1 kPa.
Begitu juga, keupayaan ruang -40°C tidak bermakna setiap komponen UAV harus terdedah kepada -40°C.
Konfigurasi yang betul datang daripada misi dan keperluan kelayakan.
Untuk penilaian peralatan praktikal, maklumat paling berguna untuk dihantar kepada ITM-LAB ialah:
DUT dimensi dan jisim, ketinggian misi atau tekanan yang diperlukan, profil suhu, keadaan kuasa, beban haba, tempoh pendedahan, keperluan peralihan tekanan/suhu, feedthrough dan keperluan pemantauan.
Itu sudah cukup untuk mengalihkan perbincangan dari:
"Adakah anda menjual ruang ketinggian?"
ke:
"Bolehkah sistem ini menghasilkan semula ujian saya?"
tiga soalan yang sering perlu kami jawab
Adakah ruang vakum sama dengan ruang ujian altitud UAV?
Tidak semestinya.
Jika keperluan hanya pendedahan tekanan rendah yang ditakrifkan, sistem tekanan rendah yang sesuai mungkin mencukupi.
Jika komponen UAV perlu mengalami suhu terkawal dan tekanan yang dikurangkan serentak—atau beroperasi semasa kuasa, isyarat dan suhu dipantau—sistem ujian juga perlu menyokong keperluan tersebut.
Perbandingan yang betul bukan sekadar ruang vakum vs ruang ketinggian. Ia adalah keupayaan peralatan berbanding profil ujian.
Bagaimana saya menukar altitud UAV kepada tekanan ruang?
Model atmosfera piawai menyediakan hubungan antara ketinggian dan tekanan atmosfera. NASA menerbitkan persamaan atmosfera dan data rujukan untuk tujuan ini.
Tetapi tekanan atmosfera standard yang dikira tidak sepatutnya secara automatik mengatasi spesifikasi ujian yang berkenaan.
Gunakan altitud misi sebagai titik permulaan kejuruteraan, kemudian sahkan tekanan ruang yang diperlukan berdasarkan kelayakan.
Patutkah komponen UAV beroperasi semasa ujian altitud?
Jika objektifnya adalah untuk menunjukkan operasi di altitud, ujian berkuasa dan pemantauan fungsi mungkin diperlukan.
Jika keperluan adalah penyimpanan, pengangkutan atau pendedahan kelangsungan hidup, keadaan spesimen mungkin berbeza.
Tentukan objektif terlebih dahulu. Kemudian ikut prosedur yang berkenaan.
Ketinggian lebih daripada paras vakum
Soalan berguna dalam ujian ketinggian UAV bukanlah:
Sejauh mana ruang boleh turun?
Ia adalah:
Persekitaran apa yang perlu dihasilkan semula oleh komponen ini?
Bagi banyak komponen UAV, jawapan itu mengandungi lebih daripada tekanan:
MISSION ALTITUDE
↓
TEKANAN DIPERLUKAN
↓
SUHU
↓
KEADAAN OPERASI DUT
↓
beban haba
↓
TEMPOH + PERALIHAN
↓
PEMANTAUAN FUNGSIONAL
↓
KONFIGURASI RUANG
Urutan itu mengelakkan dua kesilapan bertentangan.
Satu sedang kurang ujian: menghasilkan semula tekanan rendah sambil meninggalkan suhu atau keadaan operasi yang sebenarnya diperlukan oleh keperluan kelayakan.
Satu lagi adalah ujian berlebihan: menggunakan keupayaan paling ekstrem ruang itu hanya kerana ia tersedia.
Kedua-duanya tidak menjadikan ujian lebih mewakili.
Bagi bateri UAV, pengawal penerbangan, avionik, sensor dan kamera, matlamatnya adalah untuk menghasilkan semula persekitaran yang ditetapkan dan menentukan sama ada komponen itu masih melakukan apa yang diperlukan oleh misi.
Tentukan profil altitud terlebih dahulu. Pilih ruang kedua.
