飞机认证面临的巨大挑战

颠覆性的空客H160已按计划于年终通过认证,与先前任何其它型号的直升机相比,该机型更平稳、污染和噪音更少。但全新的飞机怎样才能通过飞行认证?

颠覆性的空客H160已按计划于年终通过认证,与先前任何其它型号的直升机相比,该机型更平稳、污染和噪音更少。但全新的飞机怎样才能通过飞行认证?


空中客车公司(Airbus)简介

空中客车公司是全球航空、太空及相关服务的领先企业。空中客车公司可提供100至600座以上最全面的客机,是欧洲空中加油机、战斗机、运输机和专用机领域的领先企业,也是全球太空业务巨头之一。在直升机领域,空中客车公司在全球范围内提供最高效的民用与军用旋翼机解决方案。


空客H160直升机的客户演示于去年5月在新泽西州特伦顿市(Trenton)完美落下帷幕。在为期四天的演示活动中,52家客户(包括23名飞行员)齐聚活动现场,体验了这款新型客机。客户们交口称赞该机型自动驾驶系统的动力、先进技术、低噪声级以及平稳振动特性。*出席演示活动的Union Holdings公司代表Joe Drummelsmith称:“无论是起动还是在航行过程中,这款机型均呈现出超静音特性。它的操纵性能实在令人难以置信!”

按其尺寸和性能划分,H160直升机属于“中型”飞机,可用作贵宾专用机、石油钻塔钻井队运送机,也可用于提供急救医疗服务以及其它商业和工业用途。这款飞机最多可乘坐12名乘客,最远可飞行460海里,速度上限(VNE)为每小时170英里。相较于前一代发动机,该机型发动机的耗油量降低了15%;凭借具有创新外形的转子叶片,这款飞机的静音性能明显优于同类竞争机型,具体计算结果见下文。

量化比较

从地面测得的噪声值是飞机认证过程的一部分(详见国际民航组织(OACI)认证标准附录16)。

任何民用飞机在正式投用前,必须通过欧洲航空安全局(EASA)和美国联邦航空管理局(FAA)等机构的认证。在噪声认证这一测量和计算过程中,必须针对飞机进场、起飞和低空飞行等操作,生成有效感知噪声级(EPNL)。认证过程十分严格,必须在开发阶段一开始完成认证,以了解飞机的噪声性能等级(NPL),这对空客客户非常重要,尤其是商用运输机。

由空客直升机测试中心“机上整合测试”主管R. Corbiere负责,空中客车公司在法国马里尼亚纳(Marignane)的试验机构开展了H160认证测试。需严格按照测试程序的要求选择和准备试验场地,并定期对测量系统实施声学校准。这意味着每个试验阶段均需安排由机组人员、地面试车人员以及认证机构代表组成的关键人员团队参加试验,该团队成员之间必须精诚合作,以确保仪器仪表能在首次试车时记录下所有测试情况。

空中客车公司声学测试专家G. Marrou解释道:“每次试车的费用都相当高,包括原型机飞行时数的高昂成本,以及完成试车所需的人力资源成本。这正是我们必须在首轮测试时就获得精确测量结果的原因。另外,我们还必须缩短整个系统在现场的安装时间以及数据处理时间。”

空中客车公司最终选用了Brüel & Kjær的商用现货(COTS)飞机噪声认证测试系统,该系统符合国际民航组织(ICAO)关于飞机噪声认证等级测量的技术标准。

利用该系统,各个校准过程、对基准日条件和测量系统响应结果的校正等所有必要任务都包含在内,从而全面支持噪声测量过程的所有阶段。最后,H160直升机的声学认证测试活动于2017年9月开展,在两天时间内需记录75次试车情况,飞行时数长达6.5小时,测量系统无技术缺陷。G. Marrou说道:“一旦我们利用Brüel & Kjær的系统完成了所有必要的测量工作,我们即可通过专用的确认软件整合飞机航线、飞机在空中的温度及相对湿度等要素。得出最终计算结果后,即可获得正式的有效感知噪声级(EPNL)并将之提交给欧洲航空安全局(EASA)认证。”

试验装置

试验设备设有两个测试工作站,一个是测量站,另一个是测试监测站。测量站由Brüel & Kjær的“便携式”测量设备组成,具体包括由电池供电的数据采集硬件以及Brüel & Kjær的各种传声器。传声器与便携设备相距150米。测量站可与测试监测站进行无线网络(Wi-Fi)通信,并配有一根全球定位系统(GPS)卫星接收天线,以使噪声测量与飞机时间和位置保持同步。

通过测试监测站控制测试工作,并且在整个测试过程中可实时显示实际测得的噪声级。操作人员可通过测量站启动和关闭远程测量系统并上传数据,以便完成计算工作并编写报告。测试监测站可与飞机通信,以获取位置数据,并与本地气象站通信,从10米高度处记录气象数据。

直升机起飞并按预定路线飞行。机载系统可跟踪飞机的具体位置。安装在地面的Brüel & Kjær系统可在飞机飞行时记录噪声。

根据有关标准校正记下的测量数据,并将之立即上传至测试监测站。最后,将获得的现场数据传输至内部或第三方软件,计算出正式的有效感知噪声级(EPNL)。

改进研发过程

尽管正式的EPNL是认证结束后获得的首个结果,Brüel & Kjær系统可针对直接测试验证随时提供实时初始EPNL。此类结果在研发过程中非常有用,空客工程师可在整个过程中将之用于必要的噪声级改善。


准备投用

2018年8月,欧洲航空安全局(EASA)正式通过了空客H160的声学认证。第一个系列的H160于2018年12月14日完成首航。在该机型于2020年正式投用前,预计将于2019年末通过认证。


G. Marrou谈到:“我们必须在研发阶段获得精确的噪声测量结果,这对我们尤为重要。这有助于我们了解自身在必须达到的核准限值方面的实际状况,并有助于我们提高开发过程的效率。”

凭借噪声认证与内部噪声测试的庞大需求量,空中客车公司几十年来一直是Brüel & Kjær的忠实客户。G. Marrou谈到:“我们认为如此多高质量的设备均为现货且可根据我们的需求进行定制,当然,这需经有关机构的必要事先批准。对我们而言,在保证高可靠性和持续支持的前提下,适时获得正确测量结果意义重大。”