Испытание заземления: Испытания заземляющих устройств ЭТЛ. Сроки и периодичность проверок.

Испытание заземляющих устройств | Наладка электроустановок | Архивы

Страница 13 из 19

ПОРЯДОК И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

В объем испытаний заземляющей сети входит проверка: правильности выполнения заземляющей проводки; состояния элементов заземляющего устройства; соответствия сечений заземляющих проводников ПУЭ; состояния пробивных предохранителей; наличия цепи между заземлителями и заземляемыми элементами. Последние два испытания проводят электрическими методами, а остальные — внешним осмотром.
При проверке правильности выполнения заземляющих устройств устанавливают соответствие испытываемой сети требованиям ПУЭ и СНиП, данным проекта, ГОСТу, ПТЭ и ПТБ.
Проверка состояния элементов заземляющих устройств заключается в их внешнем осмотре и контроле надежности сварных соединений простукиванием молотком, а болтовых — осмотром и затягиванием гаек.
Для правильной оценки качества заземлителей их сопротивления измеряют в периоды наименьшей проводимости грунта — зимой и летом. При испытаниях вновь смонтированной установки результаты измерения сопротивления заземления необходимо пересчитать с учетом сезонных изменений удельного сопротивления грунта с помощью поправочного коэффициента для средней полосы, приведенного в табл. 6. В других районах эти коэффициенты утверждаются местными органами Госэнергонадзора.

Сопротивление заземляющих устройств измеряют методом амперметра — вольтметра или переносными приборами МС-08, МС-07, М-416,

Таблица 6. Поправочный коэффициент к значению измеренного сопротивления заземлителя для средней полосы

Заземлителя	Глубина заложения, м	Поправочный коэффициент
		К1	К2	К3
Поверхностные	0,5	6,5	5. 0	4,5
	0,8	3,0	2.0	1,6
Углубленные (трубы, уголки, стержни)	Верхний конец на глубине 0,8 м от поверхности земли	2,0	1,5	1,4

Коэффициенты K1, K2, и К3 применяют при измерении сопротивления заземления соответственно во влажном грунте и при выпадении большого количества осадков, в грунте средней влажности и сухом при выпадении небольшого количества осадков

Рис 41. Подключение прибора к сопротивлению, заземлителю и зонду по схеме:
а — трехзажимной, б — четырехзажимной

Для измерения сопротивления заземления к измерителю М-416 подключают измеряемое сопротивление Rx, вспомогательный заземлитель RB и зонд R3 (рис. 41, а, б).
В качестве вспомогательного заземлителя и зонда используют стальные электроды (пруток или трубу диаметром не менее 5 мм) длиной не менее 800 мм.
Один конец электрода заострен для забивки в грунт, а на другом конце — болт с гайкой для присоединения провода и поперечина из такого же материала для удобства извлечения электрода из грунта по окончании измерений. В качестве вспомогательных заземлителей можно использовать металлические предметы, зарытые в землю (стальные пасынки опор, одиночные заземлители и др.), при условии, что они не связаны с испытываемым заземлителей и находятся от него на требуемом для замеров расстоянии (рис. 41 и 42). Во избежание увеличения переходного сопротивления заземлителя и зонда электроды следует забивать в грунт прямыми ударами, стараясь не раскачивать их.
В зависимости от значений определяемых сопротивлений и требуемой точности их измерения проводят по любой указанной схеме. При этом в результат измерений входит сопротивление провода, соединяющего зажим / с сопротивлением Rx. Такие схемы допустимы при измерении сопротивлений выше 5 Ом. Для меньших значений измеряемого сопротивления используют схемы, приведенные на рис. 41, б и 42, а, б.
Максимально допустимые сопротивления растеканию тока основных заземлителей и устройств грозозащиты приведены в табл. 7.
Для измерения сопротивления металлической связи корпусов электрооборудования с контуром заземления служат различные измерительные мосты, а также измерители заземления МС-08, М-416, М-372. Омметр М-372 предназначен специально для проверки заземляющей проводки, а также для обнаружения на корпусе электроприемника напряжения переменного тока от 60 до 380 В. Предел измерений омметра 5 Ом.

Рис 42 Подключение прибора к сложному заземлителю по схеме а — трехзажимной, б — четырехзажимной

Таблица 7. Допустимые сопротивления растеканию тока основных заземлителей и устройств грозозащиты

Характеристика установки или заземляющего объекта	Измеряемая величина	Максимально допустимые значения в периоды паи меньшей про водимости почвы Ом
Электроустановки напряжением выше 1000 В
Установка с большими токами замыкания на землю (свыше 500 А)	Сопротивление заземляющего устройства каждого объекта	0 5с учетом естественного заземления
Установка с малыми токами замыкания на землю	То же	250//*
То же, но при одновременном использовании заземляющего устройства для электроустановок напряжением до 1000 В	»	125/1*
Отдельно стоящий молниеотвод	Сопротивление заземли теля	25

Характеристика установки или заземляющего объекта	Измеряемая величина	Максимально допустимые значения в периоды наименьшей проводимости почвы, Ом
Электроустановки напряжением до 1000В
Все электрооборудование, за исключением генераторов и трансформаторов мощностью 100 кВ- А и менее	Сопротивление заземляющего устройства	4
Генераторы и трансформаторы мощностью 100 кВ- Ли менее, нейтрали которых при соединены к заземляющему устройству	То же	10
Установки с глухим заземлением нейтрали	То же, каждого из повторных заземлений нулевого провода	10
воздушные линии электропередачи напряжением выше 1000 В
Железобетонные, металлические и деревянные опоры всех типов, на которых установлены устройства грозозащиты или подвешен трос, а также железобетонные и металлические опоры линий 35 кВ в сетях с малыми токами замыкания на землю и опоры напряжением 3—20 кВ, устанавливаемые в пасе ленных местностях	Сопротивление заземляющего устройства опоры при удельном сопротивлении земли Ом • см до 104 104—5- 104 5- 104—10- 104 более 10- 104	До 10 » 15 » 20 » 30
Трубчатые разрядники, устанавливаемые в местах пересечения линий выше 20 кВ и в местах с ослабленной изоляцией	Сопротивление заземли теля	15
Трубчатые разрядники, устанавливаемые на подходах линий к подстанциям, с шинами которых электрически связаны вращающиеся машины	То же	5
Воздушные линии электропередачи до 1000 В с изолированной нейтралью
Железобетонные и металлические опоры	Сопротивление заземлиющего устройства опоры	50**

* В сетях без компенсации емкостных токов сопротивление заземляющего устройства должно Сыть не менее 10 Ом (/ — расчетный ток замыкания на землю)

** В сетях с заземленной нейтралью металлические опоры и арматура железобетонных опор должны быть соединены с нулевым заземленным проводом
Независимо от используемого прибора порядок выполнения измерений следующий: один провод (большей длины) от прибора присоединяют непосредственно к магистрали заземления, другой к корпусу электрооборудования.

Рис. 43. Схемы измерения сопротивления заземляющей проводки прибором МС-08: а — сопротивление соединительных проводников входит в измеряемое, б — сопротивление соединительных проводников исключается из измеряемого, 1 — магистрали заземления: 2 — провод, 3 — опора

Таким образом создается цепь тока: корпус — щуп — соединительный провод — прибор — соединительный провод магистраль заземления — заземляющий проводник — корпус. Зная сопротивление соединительных проводов к прибору, сопротивление металлической связи данного электрооборудования с контуром заземления определяют как разность измеренного сопротивления и сопротивления соединительных проводов. На практике металлическую связь корпуса электрооборудования с магистралью заземления чаще всего проверяют тем же прибором, что и сопротивление растеканию тока, например МС-08 по схеме, показанной на рис. 43.

 ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЦЕПИ ФАЗА- НУЛЬ

Измерение сопротивления цепи фаза — нуль — основная проверка действия системы зануления, т. е. отключения аварийного участка при замыкании на корпус. При этом проверяют соответствие установленных плавких уставок предохранителей или уставок расцепителей автоматических выключателей току однофазного замыкания на корпус. Для измерения сопротивления цепи фаза нуль служит прибор М-417, позволяющий контролировать его в сетях переменного тока промышленной частоты напряжением 380 В ± ± 10 % без отключения питающего источника тока.

Для контроля качества цепи фаза — нуль мощных токоприемников выпускают приборы, измеряющие ток однофазного замыкания, например аппарат ИПЗ-2м, позволяющий измерять ток до 5000 А.

Рис 44. Измерение тока однофазного замыкания аппаратом ИПЗ-2м
Маятник М (рис. 44), заводимый вручную в верхнее положение, при последующем свободном падении освобождает сначала защелку замыкающего ЗК, а затем размыкающего РК контактов, благодаря чему в петле происходит кратковременное (0,05 с) замыкание на один из резисторов RS1 или RS2. Через диоды V конденсатор заряжается до напряжения, пропорционального протекающему по петле (и резистору) току. Таблица прибора позволяет переводить показания измерителя Р в значения тока короткого замыкания. При замыкании через резистор RSI (3 Ом) учитывают по шкале угол сдвига фазы тока и напряжения в петле в 60°, т. е. наиболее тяжелые условия короткого замыкания. Если фактическое напряжение сети в момент испытания существенно отличается от 220 В в сторону увеличения, а результаты испытания получились близкими к предельным значениям, необходимо привести значение тока к напряжению 220 В.
Недостатком аппарата ИПЗ-2м является малый предел измеряемых токов короткого замыкания (5 кА). В этих случаях целесообразно использовать прибор ИПЗ-2Т, с помощью которого измеряют ток однофазного короткого замыкания через активное сопротивление шунта, равное 0,00375 Ом, при этом значение тока практически соответствует реальному току однофазного короткого замыкания. Длительность тока короткого замыкания не превышает 0,014 с, что обеспечивает безопасность персонала при прикосновении к корпусам электрооборудования и не нарушает нормальной работы электроустановок. Коммутирующим элементом прибора является тиристор с фазовым управлением. В приборе имеется блокировка, разрешающая включать его при исправном заземлении.

ПРОВЕРКА ПРОБИВНЫХ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ

В установках напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью ставят пробивные предохранители, электроды которых в случае пробоя изоляции обмоток высокого напряжения на обмотки низкого напряжения в трансформаторах перекрываются разрядом, обеспечивая соединение с землей. Исправность пробивных предохранителей проверяют внешним осмотром. При этом их напряжение должно соответствовать напряжению трансформаторов. Фарфоровая изоляция должна быть чистой, не иметь сколов, трещин и других дефектов.
Таблица 8 Техническая характеристика пробивных предохранителей (разрядников низкого напряжения) ПП-А/3

Испол нение	Номинальное напряжение, В	Пробивиое напряжение, В	Толщина слюдяной прокладки, мм
1	220-380	351-500	0,08 4- 0,02
2	500—660	710—1000	0,21—0,03

Разрядные поверхности электродов должны быть чистыми и гладкими, без заусенцев и следов обработки.
Слюдяная прокладка должна иметь общую толщину, указанную в табл. 8, причем отверстия в слоях многослойной прокладки должны совпадать. Сопротивление изоляции исправного предохранителя, измеренное мегаомметром на 250 В, должно быть не менее 5 МОм.
Проверку разрядной характеристики предохранителей проводят испытанием на пробой напряжением промышленной частоты. Напряжение подают через балластное сопротивление 5 кОм для первого исполнения и 10 кОм для второго. Испытательное напряжение поднимают плавно до наступления пробоя, который появится при напряжении, приведенном в табл. 8.
Затем напряжение снижают до нуля, после чего снова поднимают до 0,75 UПр. В случае отсутствия пробоя при этом напряжении испытание заканчивают и измеряют сопротивление изоляции пробивного предохранителя. При снижении сопротивления изоляции более чем на 30 % по сравнению с первым замером предохранитель разбирают, очищают его подгоревшие разрядные поверхности и снова проводят испытания в полном объеме.

Как проверяют состояние элементов заземляющих устройств перед их испытанием?
Какие приборы применяют при измерении схем заземления?
Как измеряют сопротивление цепи фаза — нуль?

• Назад
• Вперед

Осмотр и измерение сопротивления заземления: испытания

Поделиться на Facebook

Поделиться в ВК

Поделиться в ОК

Поделиться в Twitter

Поделиться в Google Plus

Содержание:

• 1 Условия применения охранительного каркаса
• 2 Методика профилактики
• 3 Проверка работоспособности заземлителя, оболочки проводников

Ликвидацией возможности поражения после соприкосновения с электрической цепью служит заземление. Представляет собой специальную конструкцию, соединяющую находящиеся под напряжением электроустановки, здания, оборудование. Работая, защитный узел пропускает резко возрастающий ударный электрический импульс или атмосферный разряд.

Необходимость использования защиты диктуется:

• снижением потенциала на торцах токопроводящих частей в результате их замыкания до безопасного уровня;
• гарантией ухода атмосферного заряда в землю, являющуюся естественным проводником;
• снижением возникающих извне электромагнитных помех, наведенного напряжения;
• уменьшением внутренних электромагнитных излучений.

Условия применения охранительного каркаса

Заземляющий узел отводит направленное движение электрических зарядов через металлический проводник небольшого сопротивления в землю, создавая напряженность поля. Его значение уменьшается до исчезновения вдали от заземлителя. Препятствие земли электрическому току называют «сопротивлением растеканию». Понятие равнозначно проводящему модулю, контактирующему с почвой. Носит название «сопротивление заземлителя». При потере соприкосновения с почвой, самопроизвольном разрушении металла проводящая часть оказывается под воздействием электрических зарядов, создает опасность окружающим.

Заземляющие устройства могут быть естественными и искусственными. Ко вторым относятся системы, специально предназначенные для заземления. Соединение горизонтальных и вертикальных электродов образует контур заземления. Естественными служат проложенные в почве полые промышленные изделия, контактирующие с землей железобетонные, металлические части сооружений, зданий.

Их применение зависит от назначения, глубины расположения, свойств грунта, количества элементов узлов. Необходимо обеспечить прочность, устойчивость их к воздействию окружающей среды, соблюдению норм противодействия, невзирая на изменение характеристик грунта, погодных условий.

Любая конструкция требует контроля своих рабочих условий.

Методика профилактики

Испытание заземления проводится на основании правил устройства и технической эксплуатации электрических установок. Проверяется состояние заземляющего устройства зрительно по истечении 6 месяцев эксплуатации.

Обращается внимание на:

1. имеющиеся положения с действующим оборудованием;
2. поверхностное соприкосновение с почвой;
3. неразрывность контактов проводников;
4. уровень влияния внешних условий на предметы, проводящие электричество;
5. величину коррозии;
6. состояние нагрева;
7. одновременно проверяется все действующее оборудование.

Особое внимание уделяется местам расположения ЗУ. Регулярное воздействие осадков, влажность поверхности приводят к изменению потенциалов проводника, фактическому прекращению функций заземляющего устройства. Неработающее восстанавливается, заменяется новым. После осмотра на резистентность разрушению проверяются хомуты, крепления. Шатающиеся контакты подтягиваются, коррозийные места закрашиваются. Происходит замена вышедших из строя электродов, проводников. Проверяются знаний персонала, отвечающего за эксплуатацию электрооборудования.

В течение десятилетия стальные конструкции, вкопанные в землю, теряют 2,5 мм толщины, Потеря половины объема электрода требует его замены. Толщина полосы пропорциональна продолжительности её нормального функционирования (4 мм — четыре года, 8 мм — восемь лет). Более длительная эксплуатация, влияющая на сопротивление заземляющего устройства, увеличивает снижение результативности при авариях.

Особое внимание уделяется проверке уровня электропроводности деляны, зависящей от климатических изменений.

Методика расчета делит процесс на несколько временных операций:

• при нормальной влажности грунта, среднегодовой температуре;
• повышенном содержании водяных паров;
• наибольшем сопротивлении грунта зимой, период высокой плюсовой температуры.

Практика показывает высокий уровень препятствия прохождению тока при переходе почвенной влаги в лед, засыхании земли, приводящих к прекращению функций устройства. Ликвидируется снижение импеданса увеличением количества электродов или установлением нового заземляющего контура. Возможно применение специальных химических составов, уменьшающих противодействие земной поверхности. Для оценки блока производят выборочное вскрытие грунта в области его установки. Сроки таких работ – через двенадцать лет после установки нового.

Работы проводятся на основании «Методических указаний по контролю состояния заземляющих устройств электроустановок».

Нормальное функционирование защиты требует измерения противодействия контура заземления сразу после введения жилого здания в эксплуатацию. Последующие обязательные замеры проводятся ежегодно.

Периодические проверки состояния заземления утверждаются графиком планово-предупредительных работ определенных силовых линий:

• питающее напряжение до 1000 вольт требует ревизии раз в шесть лет;
• свыше 1 киловольта – двенадцатилетний цикл.

Проверка работоспособности заземлителя, оболочки проводников

 

Для определения способности преднамеренного электрического соединения электроустановки с заземляющим устройством выполнять защитные функции проводится испытание контура заземления. Оно направлено на определение:

1. способности автоматических устройств после замыкания, перенапряжения отделять поврежденные элементы от энергетической системы;
2. возможности электрического дренажа блуждающих токов, атмосферных разрядов, способности их нейтрализации;
3. степени защиты изоляции низковольтных сетей;
4. снижения электромагнитного влияния на оконечные сети;
5. гарантии безопасности подземных передающих сооружений, оборудования от повышенного напряжения;
6. необходимости стабилизации потенциалов относительно земли, ограждение от статистических зарядов;
7. качества противодействия взрывам, возгораниям.

Уровень сопротивления заземляющего устройства проверяется специальными приборами. Наиболее часто применяются измерители ЗУ, грунта М-416, границ электробезопасности электроустановок MPI-511. Предписывается замеры проводить в зимнее или летнее время.

Резистентность изоляции заземляющего устройства проверяется мегометром, сочетающим генератор непрерывного тока с ручным приводом, добавочные сопротивления, магнитоэлектрический логометр. Перед проводимыми испытаниями конструкция обесточивается. После их окончания — разряжается.

В процессе проверки состояния заземляющего устройства проверяются:

• правильность монтажа заземляющей проводки;
• работоспособность его элементов;
• соответствие сечений проводов ПУЭ;
• состояние предохранителей;
• целостность соединений между элементами.

Всестороннее испытание заземляющих устройств требует проведения дополнительных измерений:

1. проверка целостности элементов от работающего оборудования до заземлителя;
2. расчет токов короткого замыкания силовой установки, анализ состояния её предохранителей;
3. определения удельного сопротивления почвы района установки заземляющего устройства.

Результаты испытания контура заземления фиксируются протоколом и служат основой дальнейших плановых проверок. Качественный монтаж, своевременная ревизия контура заземления гарантируют безопасность здания, установки, персонала.

Жми «Нравится» и получай только лучшие посты в Facebook ↓

Поделиться на Facebook

Поделиться в ВК

Поделиться в ОК

Поделиться в Twitter

Поделиться в Google Plus

Испытания заземления при обслуживании электрооборудования: что, почему и как

Электрические цепи имеют отдельную цепь заземления, которая обеспечивает альтернативный низкоимпедансный путь для безопасного прохождения электричества к земле в случае случайного физического контакта . Наземные испытания используются для измерения производительности этой цепи и проверки ее соответствия требованиям.

Важность наземных испытаний

Наземные испытания бывают двух основных типов: испытания во время строительства объекта и плановые испытания, чтобы убедиться, что система заземления работает так, как она предназначена.

Оба типа важны по ряду причин:

• • Система с неисправным заземлением может привести к катастрофическим потерям данных, оборудования и даже человеческих жизней в случае электрических неисправностей.

 

• • Оборудование, работающее без надлежащего заземления, может быть подвержено скачкам и скачкам напряжения, которые могут его повредить.

 

• • Чувствительное оборудование склонно неправильно обрабатывать данные или вообще их терять при потере заземления.

 

• • Периодические неисправности из-за плохого заземления могут создать целый ряд проблем, от случайных ударов до отказов, которые трудно точно определить.

 

• Накопление поверхностного статического электричества может вызвать удары, которые легко принять за внутренние неисправности. Это приводит к ненужному и дорогостоящему ремонту или замене деталей.

Как проводить наземные испытания

Прежде чем приступить к проверке цепи заземления, необходимо уяснить несколько основных моментов:

несколько агентств и организаций, которые выпускают руководящие принципы, рекомендации и стандарты для проверка безопасности заземления. Какой бы из них вы ни придерживались, ключевые компоненты одинаковы, такие как заземляющие соединения и стойки. Их следует тщательно проверять как минимум ежегодно на наличие таких проблем, как коррозия, которая может увеличить сопротивление.

Для проверки сопротивления заземления обычно используются четыре метода:

1. Испытание на удельное сопротивление грунта

   Это наиболее часто используемый метод для проверки недавно установленных систем заземления. Почва имеет много слоев, что может привести к сильному колебанию сопротивления. Удельное сопротивление грунта можно проверить с помощью тестера сопротивления грунта.

   • Устройство имеет 4 соединительные линии, каждая из которых подключается к разъему заземления.
   • Они располагаются на равном расстоянии друг от друга по прямой линии на расстоянии не менее трех их длин друг от друга.
   • Между крайними стержнями генерируется известный ток, и вычисляется падение потенциала между внутренними стержнями.
   • Падение потенциала используется для расчета сопротивления грунта по закону Ома (V=IR).

   Помимо профиля почвы, существует множество других факторов, которые могут влиять на местное удельное сопротивление почвы. Чтобы убедиться, что конфигурация подходит, вам следует изучить территорию и разработать профиль территории. Для этого вам нужно много раз провести замер сопротивления грунта, расставив вехи в разных направлениях, и проверить сопротивление на разной глубине.

2. Падение потенциала

   Метод падения потенциала обычно используется для тестирования отдельных стержней заземления или систем заземления в целом. Он измеряет их способность рассеивать электричество:

   • Проверяемый кол сначала отключается от системы.
   • Испытательный прибор подключен к отсоединенному стержню, который теперь называется заземляющим электродом.
   • Два других стержня заделаны на одной линии с первым электродом (внешний и внутренний стержень).
   • После того, как тестер заземления был подключен к двум стержням, через внешний стержень и заземляющий электрод подается известный ток.

   Расстояние между внешними и внутренними стержнями зависит от длины электродов. Вы можете обратиться к руководству или таблице, чтобы проверить, как вы должны установить ставки.

3. Безэлектродный

   Используя безштыревой метод измерения сопротивления заземления, можно исключить опасность отсоединения электродов и не нужно искать подходящие места для тестовых штырей:

   • Безэлектродное тестирование можно проводить практически в любом месте, что делает его очень удобным.
   • Зажимы устанавливаются рядом с соединительным кабелем или заземляющим электродом.
   • Известный ток пропускается через один из зажимов и измеряется на другом.

   Тестер заземления вычисляет сопротивление контура заземления. Однако, если есть только один путь для передачи электричества на землю, безэлектродное тестирование не сработает.

4. Селективный

   Этот метод во многом похож на наземные испытания с использованием теста падения потенциала. Однако это намного безопаснее, так как не нужно отключать заземлитель от площадки:

   • Токоизмерительные клещи размещаются рядом с заземляющими электродами, что эффективно устраняет эффекты, создаваемые параллельными сопротивлениями.
   • Внешний и внутренний электроды подключаются так же, как и при испытании на падение потенциала.
   • Тестер подключен к токоизмерительным клещам и к обоим стержням.

Электрическое заземление защищает как оборудование, так и человеческие жизни, поэтому абсолютно необходимо убедиться, что оно выполнено правильно и регулярно проверяется. Самая лучшая в мире система заземления будет бесполезна, если она не сможет достичь заземления с низким импедансом, что делает наземные испытания еще более важными.

D&F Liquidators

D&F Liquidators уже более 30 лет обслуживает потребности в электротехнических строительных материалах. Это международный информационный центр с помещением площадью 180 000 квадратных метров, расположенным в Хейворде, Калифорния. Он хранит обширный перечень электрических разъемов, фитингов для кабелепроводов, автоматических выключателей, распределительных коробок, проводов, защитных выключателей и т. д. Он закупает электроматериалы у первоклассных компаний по всему миру. Компания также имеет обширный ассортимент электротехнической взрывозащищенной продукции и современных электросветотехнических решений. Покупая материалы оптом, D&F имеет уникальную возможность предложить конкурентоспособную ценовую структуру. Кроме того, он способен удовлетворить самые взыскательные требования и отправить материал в тот же день.

Boom — FlyBy — Что такое наземные испытания?

23 ноября 2021

Перед полетом новый самолет проходит твердые испытания на земле

Как говорится, никуда не деться, кроме как вверх. Но, в случае с любым новым самолетом, он должен сначала качественно провести время на земле.

Как инженеры тестируют транспортное средство, предназначенное для полета, еще на земле? Объясняет главный инженер по летным испытаниям Boom Джефф Мабри.

Наземные испытания 101

Наземные испытания — это серия испытаний, которые должен пройти самолет перед первым полетом. Это обязательно для любой новой конструкции самолета или для самолета, подвергшегося значительным конструктивным изменениям.

Все новые коммерческие самолеты проходят наземные испытания перед первым полетом. Зачастую получение сертификата летной годности от Федерального авиационного управления (FAA) или другого международного регулирующего органа занимает много лет. В случае с Overture, например, команда Boom уже работает с FAA над разработкой программы сертификации сверхзвукового авиалайнера. (Нажмите здесь, чтобы узнать больше о программе Overture.)

Этот сертификат летной годности? Важно управлять самолетом. Вы не можете покинуть землю без него.

Качели. Бегать. Тест.

Наземные испытания включают в себя моделирование полетных нагрузок, статические и усталостные испытания материалов, структурную динамику, модальный анализ, бортовую и структурную акустику и многое другое. Некоторые распространенные тесты включают:

• «покачивание» шасси на земле (для имитации использования в воздухе)
• тестирование всех систем на наличие электромагнитных помех друг другу
• запуск двигателей для обеспечения надлежащих характеристик
• тестирование функциональности всех систем таким образом, чтобы воспроизвести полет

Как главный инженер по летным испытаниям, Джефф Мабри готовит команду XB-1 к летным испытаниям. Джефф присоединился к Boom после обширной карьеры летчика-испытателя ВВС США, в ходе которой он налетал более 2600 часов на 34 различных вертолетах и ​​самолетах.

Коммерческий и демонстрационный самолеты

Требования к коммерческой сертификации — в отличие от демонстрационных самолетов — сильно различаются. Программы коммерческих самолетов предназначены для удовлетворения требований регулирующего органа, такого как FAA. Эти требования очень обширны, учитывая, что авиакомпании будут летать на этих самолетах десятилетиями. (Нажмите здесь, чтобы узнать больше о сертификации и безопасности.)

В случае с демонстрационным самолетом, который эксплуатируется в очень строгих условиях и обычно без гражданских пассажиров, требования должны убедить конструкторов и FAA в том, что самолет будет функционировать по назначению .

Инженеры постоянно проверяют крылья XB-1 во время испытаний на изгиб крыла .

Довести самолет до предела — или нет

Требования к структурным испытаниям — хорошая иллюстрация различий между коммерческими и демонстрационными самолетами.

В обоих случаях (коммерческий и демонстрационный) инженеры «нагружают» конструкцию самолета до некоторого уровня, превышающего ожидаемый в полете. Структурные нагрузки включают аэродинамические силы, инерцию, реакции земли и тягу. Это мера напряжения, которое будет испытывать конструкция самолета.

Для коммерческих самолетов прилагаемая нагрузка будет превышать нагрузку, которую самолет будет испытывать во время полета. В типичной коммерческой программе сертификации есть несколько испытательных самолетов, каждый из которых предназначен для разных типов испытаний. Очень часто один из этих самолетов «приносится в жертву», чтобы выдержать структурные испытания под нагрузкой до предела. Производители загружают самолеты до предела или даже до тех пор, пока он не сломается.

Когда дело доходит до единственного в своем роде демонстратора, сломать самолет, очевидно, невозможно. Это также не обязательно. Демонстратор не предназначен для перевозки пассажиров. Скорее, он перевозит летчиков-испытателей и летает в строго контролируемых условиях. В случае демонстратора, такого как Boom XB-1, приложенная нагрузка на несколько уровней выше обычных ожидаемых полетных нагрузок.

Начальник бригады стрелы Том Гриндл вытаскивает XB-1 из ангара компании в Сентенниал, Колорадо.

Переход от изоляции к сборке

Для демонстрационного самолета, такого как XB-1, инженеры часто начинают с изолированного тестирования всех новых систем самолета , прежде чем завершат полную сборку и интеграцию систем. Например, они могут протестировать систему управления полетом, пока она питается от внешнего гидравлического мула, прежде чем устанавливать ее на самолет.

• После завершения полной сборки инженеры тестируют все системы самолета. В случае XB-1 это включает в себя включение трех двигателей (два из которых управляют полетной и вспомогательной гидравлическими системами самолета) для питания органов управления полетом (которые питаются от внешнего источника во время предыдущих испытаний).
• Дополнительные наземные испытания включают проверку резервных режимов работы. Для управления полетом это включает как гидравлические системы, так и резервный электрический насос постоянного тока, который может питать гидравлическую систему. Другим примером может быть работа двигателей как на первичном, так и на вторичном топливных насосах, чтобы гарантировать, что они могут продолжать работать в любых условиях.

Когда все подсистемы собираются вместе в готовом самолете, очень важно проанализировать взаимодействие между этими системами, чтобы выявить нежелательные характеристики. Инженеры следят за любыми проблемами электромагнитных помех между системами самолета и иногда решают проблемы с помощью лучшего экранирования, заземления или даже перемещения проводов на самолете.

После систем инженеры переходят к дальнейшим физическим испытаниям. Одним из наиболее интересных испытаний является испытание на вибрацию грунта или GVT. Это уникальное испытание, во время которого самолет изолируют (либо подвешивая, либо помещая на большие подушки безопасности). Затем он «возбуждается», размещая на самолете различные электромеханические датчики или перемещая поверхности управления с разной скоростью. Это возбуждает различные режимы вибрации в самолете и позволяет разработчикам подтвердить, что они соответствуют их анализу. Тест также собирает важные данные, которые используются для тестирования флаттера, которое выполняется позже во время летных испытаний.

Переход с земли на руление Испытания

После наземных испытаний новый самолет готов к взлетно-посадочной полосе. В случае с XB-1 Boom проведет все первоначальные наземные испытания в аэропорту Сентенниал за пределами Денвера, штат Колорадо. Стрела находится рядом с аэропортом, а у нас есть ангар на аэродроме. Это идеальное место, потому что наша производственная команда находится поблизости на случай, если потребуется поддержка.

Здесь команда Boom проводит летную демонстрацию для XB-1 , начало многих тестовых репетиций впереди.

Летные испытания пройдут в воздушно-космическом порту Мохаве в пустыне Мохаве в Калифорнии, где есть «сверхзвуковой коридор». Это одно из немногих воздушных пространств в США, где разрешены сверхзвуковые полеты, и идеальное место для испытаний сверхзвукового демонстратора. Он также расположен рядом с базой ВВС Эдвардс, местом проведения летных испытаний многих сверхзвуковых военных самолетов на протяжении всей истории авиации.

Чтобы добраться до Мохаве, XB-1 необходимо частично разобрать для транспортировки по суше. По прибытии команда повторит некоторые тесты, чтобы убедиться в отсутствии проблем, вызванных поездкой и последующей сборкой.

В Мохаве мы повторно проведем некоторые из тех же базовых тестов, которые уже были проведены в Колорадо, например, наземные проверки, чтобы убедиться, что системы установлены правильно и работают в соответствии с проектом. Как только мы убедимся, что самолет работает так же, как в Колорадо, мы проведем несколько испытаний на более высокой скорости на большой взлетно-посадочной полосе в Мохаве перед историческим первым полетом XB-1. Это рулежное испытание проверит как управляемость, так и характеристики самолета в более безопасных условиях, чем то, что мы могли бы сделать в Колорадо, но не разгонит самолет до скорости, при которой есть шанс, что он сможет взлететь.