Caratteristiche EJ200 Flight testing

Transcript

Caratteristiche EJ200 Flight testing
Caratteristiche EJ200
Flight testing
Cap. LATELA Ing. Marco
Reparto Sperimentale Volo
NETMA
EUROJET
RR
RR
MTU
MTU
EUROFIGHTER
AVIO
AVIO
ITP
ITP
BAES
BAES
EADS
EADS
(DASA)
(DASA)
ALENIA
ALENIA
EADS
EADS
(CASA)
(CASA)
EJ200 Overview
OVERALL LENGTH
4.0m (157in)
INLET DIAMETER
0.74m (29in)
TYPICAL WEIGHT
990-1035kg (2180-2280lb)
THRUST
60KN (13,500 lbf)
MAX DRY
THRUST AFTERBURNER
90KN (20,000 lbf)
Nominal 100% NL
Nominal 100% NH
12800 rpm
18000 rpm
BY-PASS RATIO
0,4 : 1
EJ200 PRESSURE RATIO
26 :1
TYPICAL AIR MASS FLOW 75-77kg/s (165-170lb/s)
AVERAGE FUEL CONSUMPTION
Max . DRY
22 g/KNs 0.77 lb/lb/hr)
REHEAT
48 g/KNs (1.69 lb/lb/hr)
LP COMPRESSOR
3 STAGE BLISK AXIAL FLOW
STAGE 2 AIR OFF-TAKE
CLOCKWISE RoT
HP COMPRESSOR
5 STAGE AXIAL FLOW
3 STAGE BLISK
ANTICLOCKWISE Rot, WITH VIGV’s
COMBUSTION
SYSTEM
ANNULAR COMBUSTOR, Z RING COOLING
20 AIRSPRAY BURNERS (2 PREFENTIAL BURNERS)
2 IGNITORS, 1 HOT SHOT INJECTOR
HP TURBINE
SINGLE STAGE AXIAL FLOW
SINGLE CRYSTAL BLADES
UDIMET 720 DISK
AIR COOLED NGVs
THERMALLY ADJUSTED AIR COOLED LINERS
LP TURBINE
SINGLE STAGE AXIAL FLOW
SINGLE CRYSTAL BLADES
AIR COOLED NGVs
GEARBOX
‘WRAP AROUND’ TYPE
DRIVEN BY HPC
MOUNTING FOR ACCESSORIES
DRIVE TO AIRCRAFT GEARBOX
ENGINE
CONTROL
FADEC - DECU
ENGINE MONITORING
FAULT DIAGNOSIS
REHEAT
SYSTEM
BURN AND MIX SYSTEM
HOT SHOT INJECTION
VARIABLE CON-DI NOZZLE
OIL SYSTEM
SELF CONTAINED, FULLY AEROBATIC
SQUEEZE FILM BEARINGS
ODM FA (GASTOPS)
Compito
Comprendere le principali caratteristiche tecniche del motore EJ200 dell’EF Typhoon
e le tecniche di flight testing impiegate nel corso del suo sviluppo.
Scopo
Apprendere gli standard (costruttivi e di performance) degli attuali “state of the art
engines” che equipaggiano i moderni fighter jets, e le modalità di prova con cui essi
vengono testati in volo.
Sommario
•
•
EJ200
Flight testing
EJ200
-
M01 LOW PRESSURE COMPRESSOR (LPC)
M02 BEARING SUPPORT
M03 INTERMEDIATE CASE
M04 VARIABLE INLET GUIDE VANES (VIGV)
M05 HP COMPRESSOR (HPC)
M06 & 07 COMBUSTION ASSEMBLY
M08 HP TURBINE ROTOR (HPTR)
M09 GEARBOX
M10 BYPASS DUCT
M11 LP TURBINE STATIC (LPTS)
M12 LP TURBINE (LPT)
M13 TURBINE EXIT CASE (TEC)
M14 AFTERBURNER (AB) JET PIPE
M15 VARIABLE EXHAUST NOZZLE (EVN)
DECU
M01 LPC
MTU GERMANY
Peso: ca 150Kg; Lunghezza: ca 700mm;
Diametro: ca 850mm. Rotazione oraria visto da dietro.
PR di 5:1
3 Stadi in Titanio mossi da una turbina a singolo stadio
3 Schiere Rotoriche “Blisk”:
•Schiere 1 e 2 Linear Friction Welds
•Schiera 3 Electro Chemical Machining
3 Schiere Statoriche parte integrale del casing diviso in 3
sezioni:
•Sezione 1 con Milled Isogrid Pattern (resistenza e
leggerezza)
•Sezione 2 Air bleed per pressurizzazione di fuel tank
LPC Bypass Air per alimentare ACAC, per raffreddamento
TEC e cono scarico. DECU montato sul Case esterno ant.
EJ200
M02 BEARING SUPPORT
RR UK
Provvede da supporto per la sezione rotante del LPC
Trasmette la spinta generata dal LPC al M03
Dotato di Ruota Fonica che, con il sensore di velocità LP,
genera un segnale proporzionale a NL.
EJ200
M03 INTERMEDIATE CASE
RR UK
Trasmette i carichi della spinta motore alla struttura
del velivolo attraverso il Thrust Spigot.
Titanio/vanadio/molibdeno/cromo/alluminio
La parte esterna è parte del BYPASS DUCT e separa il
flusso LPC in CORE e BYPASS
Punti d’attacco su cui viene montata la gearbox
Ospita il sensore di velocità LP
EJ200
EJ200
M04 VIGV
MTU GERMANY
Incrementa l’Operating Range del HPC
Singolo Stadio di 38 vanes, connessi ad un Unison Ring
mosso da due attuatori idraulici (Master e Slave).
Componente principale (insieme al VEN) del AFCS
Sotto controllo del DECU
EJ200
M05 HPC
MTU GERMANY
Rotazione antioraria visto da dietro.
PR di 6:1
HPC Outlet Temperature ca 500 C
HPC Outlet Pressure ca 2700Kpa
5 Stadi mossi da una turbina a singolo stadio
•3 Schiere Rotoriche “Blisk” (Rotary Friction Welds)
•2 Schiere Rotoriche attaccate ai dischi per mezzo di
“Circumferential slot”
Dal 3 Stadio aria (390 C) per raffreddamento del LP NGV del LPTS
Dal 5 Stadio aria per raffreddamento del Sistema Combustione (Air
Film Cooling), LPTR, condizionamento cabina, tuta anti g.
EJ200
M06&7 Combustion Assembly
RR UK
M06 Sistema di Combustione
Controlla il flusso d’aria intorno al combustore
Comprende:
114 HPC OGVs
Valvola di alimentazione principale
20 vaporizzatori (di cui 2 preferenziali)
P3/T3 sonda
ACAC per raffreddamento casing esterno con aria dal
5 stadio HPC
Iniettore HOT SHOT per AB
M07 Camera di combustione anulare
Posto dove avviene la combustione (ca 2000°C)
Indirizza i gas caldi sulla HPT
Low smoke operations
Z Rings forati per raffreddamento per convezione (Air
Film Cooling)
44 HPT NGV raffreddati ad aria
M08 HPTR
RR UK
Converte l’energia chimica dei gas di combustione in
meccanica per trascinare il HPC
64 palette (Nickel Titanio), Single crystal, Powdered
Metallurgy
Temperature dell’ordine di 1900 K, con Multipass Air Cooling
e Thermal Barrier Coating
Pirometro ottico montato sul case della turbina
EJ200
Pirometro Ottico
Avio ITALY
EJ200
M09 GEARBOX
Avio ITALY
Montata nella parte inferiore del motore e attaccata al M03
Casing in lega di magnesio
Trascinata dal HPC
Fornisce potenza meccanica agli accessori:
MAIN ENGINE FUEL PUMP (MEFP)
COMBINED OIL PUMP (COP)
AFTERBURNER FUEL CONTROL UNIT (ABFCU)
HYDRAULIC POWER GENERATING UNIT (HPGU)
OIL TANK and OIL FILTER
OIL TEMPERATURE PROBE
OIL LOW LEVEL WARNING SWITCH
POT SHAFT (alimenta il SPS)
EJ200
M10 BYPASS DUCT
ITP Spain
Posizionato tra l’Intermediate Case (M03) e il AB Jet Pipe (M014)
Struttura ISOGRID in lega di Titanio per leggerezza e resistenza
Incanala il flusso d’aria dal LPC per:
Post combustione
Raffreddamento motore
Raffreddamento cono di scarico
Raffreddamento TEC
Provvede punti di montaggio per:
MAIN FUEL METERING UNIT, Iniettori
FCOC, ACAC, Tubi Olio, Sensore P3/T3, Iniettore HOT SHOT
EJ200
M11 LPTS
Avio ITALY
Indirizza i gas dal HPT alla LPT e sostenta le parti posteriori
degli alberi LP e HP
Casing in lega di Nickel
20 LPT NGV’S raffreddati ad aria (3° stadio HPC)
EJ200
M12 LPT
Avio ITALY
Trascina il LPC
Disco in lega di Nickel
90 palette, Single Crystal con Radial Air Cooling
EJ200
M13 TEC
ITP Spain
30 vanes per raddrizzare i gas provenienti
dal core engine (riduzione di flussi distorti)
Il Cono aumenta la Ps del flusso nel cono di
scarico, riducendone la velocità.
Parte posteriore del Cono forata per
permettere il passaggio di aria di
raffreddamento proveniente dal HPC-BYPASS
EJ200
M14 AB JET PIPE
Avio ITALY
65 Kg, 1340mm lunghezza, 720mm diametro
Casing a struttura ISOGRID PATTERN in lega di
Titanio
Al suo interno:
Smorzatori di Screech Multiforati
15 CORE vaporizzatori e Stabilizzatori di fiamma
15 PRIMARY vaporizzatori
15 BYPASS Fuel SPRAYERS (ognuno con 4
spruzzatori)
Al suo esterno:
Condotti e valvole di distribuzione combustibile
Sensori di vibrazioni
EJ200
M15 VEN
ITP SPAIN
Confina ed indirizza i gas di scarico e
controlla la pressione nel cono di scarico
4 Attuatori idraulici sincronizzati comandano I
petali attraverso un Actuator Ring (AR).
12 Petali convergenti MASTER e 12
SLAVES
12 Petali divergenti MASTER e 12 SLAVES.
LVDT traduce la posizione AR e manda il
segnale al DECU, che viene tradotto in una
specifica Nozzle Area
Sensore di Pressione (P7 PROBE)
EJ200
EJ200
Digital Engine Control Unit
•
•
•
•
Parte del FADEC
Montato sul LPC
Fuel cooled
2 linee indipendenti
EJ200
Digital Engine Control Unit
Flight Testing
• Prove di accensione al suolo
• Prove di riaccensione in volo
• Prove di carefree handling
• Valutazione interfaccia uomomacchina
• Prove pilot-in-the-loop
Flight Testing
Prove di accensione al suolo
MAX A/B
A/B
APU
MIN A/B
MAX DRY
FONTE DI
ENERGIA
POTENZA ESTERNA
DRY
IDLE
SHUT
IDLE
SHUT
SECONDO MOTORE
STARTER
5% NH: INIEZIONE
DEL COMBUSTIBILE
ACCENSIONE
CANDELETTE
CONTROLLO
INIZIALE
RAGGIUNTO
NH MINIMO
TERMINE
SEQUENZA
TEMPO
NH DOT
TBT MAX
Flight Testing
Prove di accensione al suolo
Parametri di prova
• Fonte di energia
– APU
– External power
– Live engine
• Stato del sistema
– Cold start
– Hot start
• Condizioni ambiente
– Quota pressione
– Temperatura
• Vento
– Tailwind
Flight Testing
Prove di accensione al suolo
Parametri rilevati
• Condizioni di prova
• Temperatura olio e motore
• Tempi
– Inizio rotazione
– Light-up
– IDLE
• Temperatura massima TBT
• Accelerazione giri NH
Flight Testing
Prove di accensione al suolo
NHL
IDLE - 2%
62%
LTHROT [MM]
PLDL [MM]
NHR
5%
NHL [PCT]
NHIDDL [PCT]
NHL / NHR
PLDL
LTHROT
2200003 [DGC]
TPLD
TROT
T5%
T62%
IGNCOMAL [EV]
IGNCOMBL [EV]
TIDLE
TSTART (single eng)
TSTART (double eng)
FFMDL [KG/S]
OAT
[°C]
14
QNH
32180
32200
OIL T T511 IGN TPLD
TROT
at start at start
[mbar] [°C]
[°C]
[sec] [sec]
1029
18
15
A
3.4
1.8
T5%
32280
32300
32320
T62%32260TIDLE
TSTART
TIGN
Power
source
[sec]
T511
max
[°C]
[sec]
[sec]
[sec]
[sec]
1.6
28.1
31.9
37.1
3.3
338.0
APU
32220
32240
TIME [S]
Flight Testing
Prove di accensione al suolo
50
40
30
20
OAT [°C]
10
0
START TYPE:
-10
APU DOUBLE COLD
APU DOUBLE
-20
APU SINGLE COLD
XBLEED COLD
XBLEED
-30
XBLEED HOT
EXTERNAL DOUBLE COLD
-40
20
25
30
35
40
TIDLE
[sec]
45
50
55
60
Flight Testing
Flight Testing
• Prove di accensione al suolo
• Prove di riaccensione in volo
• Prove di carefree handling
• Valutazione interfaccia uomomacchina
• Prove pilot-in-the-loop
Flight Testing
Prove di riaccensione in volo
.
m
CLP =
Pn Vcomb
n = 1.8
rapporto aria / combustibile
40
35
INSTABILE
30
25
limite povero
20
STABILE
15
10
limite ricco
INSTABILE
5
0
0
20
40
60
80
CLP [lbm/s atm^1.8 ft^3]
100
Flight Testing
Prove di riaccensione in volo
FLAMEOUT
HOT RELIGHT
WINDMILLING
COLD RELIGHT
Flight Testing
Prove di riaccensione in volo
P2
P3
PAMBIENTE molto più
bassa ad alta quota
poca compressione
nella presa d’aria
(Mach subsonico)
il compressore estrae
energia dal flusso
espandendolo anzichè
comprimerlo ( P3 < P2 )
P3 è più bassa anche
della pressione statica al
livello del mare
Campo di stabilità della
combustione ulteriormente ristretto
Flight Testing
Prove di riaccensione in volo
Parametri di prova
• Inviluppo Quota/Mach
• Energia di accensione
– Assisted (bleed air dal motore vivo)
– Unassisted
• Carico Motore (estrazione di potenza dall’albero di alta
pressione)
– Unloaded
– Loaded
• Stato del motore
– Hot
– Cold
Flight Testing
Pressure altitude
Prove di riaccensione in volo
Unassisted relight
(0 kW)
Assisted relight
10kW
17kW 30kW
Mach
Flight Testing
Prove di riaccensione in volo
Flight Testing
Flight Testing
• Prove di accensione al suolo
• Prove di riaccensione in volo
• Prove di carefree handling
• Valutazione interfaccia uomomacchina
• Prove pilot-in-the-loop
Flight Testing
RAPPORTO DI COMPRESSIONE
Prove di carefree handling
linea di stallo
A
linea di
B funzionamento
stabilizzato
curve iso-giri
PORTATA ARIA CORRETTA
N
Ncorr =
θ
W θ
Wcorr =
δ
θ=t
T2
SSL
P2
Margine di stallo = A / B
δ=p
SSL
Flight Testing
Prove di carefree handling
Condizioni operative critiche per il margine di stallo
• Variazioni rapide di regime
• Alta incidenza e/o derapata
• Ingestione della scia dei missili o dei gas di
sparo del cannone
• Funzionamento ai bassi regimi corretti
• Funzionamento ad alta quota
• Accensione e modulazione A/B
Flight Testing
Prove di carefree handling
Variazioni rapide di regime
rapporto di compressione
combustibile
temperatura
accelerazione
rapporto di
compressione
decelerazione
inerzia
giri
portata
portata
Flight Testing
Prove di carefree handling
Variazioni rapide di regime
rapporto di compressione
combustibile
FAN
temperatura
rapporto di
compressione HPC
decelerazione
inerzia HPC
giri NH
accelerazione
portata
inerzia FAN
giri NL
portata
rapporto di
compressione FAN
Flight Testing
Prove di carefree handling
Alta incidenza e/o derapata
distribuzione
di pressione
non uniforme
regione di
alta pressione
regione di
bassa pressione
vista frontale del
compressore
Flight Testing
Prove di carefree handling
rapporto di compressione
Alta incidenza e/o derapata
stallo
la regione di bassa pressione
opera in questo punto
pressione nominale
(pressione media)
la regione di alta pressione
opera in questo punto
portata
regione di
bassa pressione
regione di
alta pressione
riduzione del
margine di stallo
Flight Testing
Prove di carefree handling
•
Temperature localmente
molto elevate (100-200°C)
•
Variazioni di temperatura
estremamente rapide
•
Distribuzione di temperatura
non uniforme
rapporto di compressione
Ingestione della scia di missili o dei gas di sparo cannone
rapido
aumento di θ
portata
Flight Testing
Prove di carefree handling
Funzionamento ai bassi regimi corretti
ρ2 V2 A2
ρ3 V3 A3
i
VX
V
W
U
Conservazione della portata:
ρ2 V2 A2 = ρ3 V3 A3
ρ3
ρ2
ρ3
V2
V3
V2
V3
rapporto di
compressione
ρ2
A
riduzione del
margine di stallo
B
portata
Flight Testing
Prove di carefree handling
Funzionamento ai bassi regimi corretti
ρ2
verso il
bloccaggio
verso lo
stallo
V2
ρ3
V3
N
ρ2
ρ3
V2
V3
NL
NH
Flight Testing
Prove di carefree handling
Funzionamento in alta quota
rapporto di compressione
possibile stallo
l
a
e
n
i
d
riduzione della
efficienza del
compressore
innalzamento della
linea di funzionamento
llo
a
t
is
a
il ne
to
n
e
m
a
ion
z
n
u
f
di
portata
RIDUZIONE DEL
MARGINE
DI STALLO
abbassamento della
linea di stallo
distacco prematuro del
flusso
Flight Testing
Prove di carefree handling
Accensione e modulazione A/B
STALLO
DEL FAN
IL DISTURBO SI PROPAGA
NEL CONDOTTO DI BYPASS
SI GENERA UN
DISTURBO DI
PRESSIONE
INCORRETTA
MODULAZIONE
UGELLO
ACCENSIONE
A/B
Flight Testing
Prove di carefree handling
Metodologie di prova
• Fast throttle manoeuvres:
SLAM
CHOP
MAX A/B
MAX A/B
MAX A/B
MIN A/B
MIN A/B
MIN A/B
MAX DRY
MAX DRY
MAX DRY
IDLE
IDLE
IDLE
SHUT
SHUT
SHUT
• Wind Up Turns (WUT)
• Steady Heading Sideslip (SHSS)
RESLAM
Flight Testing
Prove di carefree handling
Esempio di SLAM: da IDLE a MAX A/B
NLDEML
NLL
MAX A/B
MIN A/B
MAX DRY
NHMAXL
NHIDDL
NHL
TBTL
TBTMAXL
IDLE
SHUT
VGVPL
LA8PCT
NL MAX
NH IDLE
DLIMCPL
TBT MAX
NH DOT
-5
0
5
10
15
20
25
Flight Testing
Flight Testing
• Prove di accensione al suolo
• Prove di riaccensione in volo
• Prove di carefree handling
• Valutazione interfaccia uomo-macchina
– campo DRY
– campo A/B
Prove pilot-in-the-loop
Flight Testing
Valutazione interfaccia
uomo-macchina
Il pilota regola la richiesta esclusivamente tramite la manetta
MAX A/B
A/B
MIN A/B
MAX DRY
DRY
IDLE
SHUT
SHUT
TORNADO
MB 339 CD
Flight Testing
Valutazione interfaccia
uomo-macchina
MANETTE
LP COCK
SINISTRA
LP COCK
DESTRA
Valutazione interfaccia
uomo-macchina
Flight Testing
MHDD
PAGINA
MOTORE
INDICATORE
GIRI NL
W
NL
NH
L1
L2
AJ
AJ
NL
NL
L RHT L OIL T R OIL T R RHT
L FUEL T L DECU R DECU R FUEL T
L OIL P L FIRE R FIRE R OIL P
L VIBR R VIBR
TBT
TBT
L1
L2
ENG
HYD
WPN
TAXI
NOZZ
FUEL
WP
Flight Testing
Valutazione interfaccia
uomo-macchina
Campo DRY: modulazione della spinta
OBIETTIVO:
ottenere una relazione lineare tra
la posizione manetta e la spinta
MAX A/B
A/B
MIN A/B
DRY
SPINTA
MAX DRY
IDLE
SHUT
SHUT
POSIZIONE MANETTA
Flight Testing
Valutazione interfaccia
uomo-macchina
Campo DRY: modulazione della spinta
2 filosofie principali:
la posizione della manetta
comanda i giri NH o i giri NL
CONDIZIONI
DI VOLO
MAX A/B
MAX DRY
DRY
IDLE
SHUT
SHUT
NL RICHIESTI
MIN A/B
NH RICHIESTI
A/B
POSIZIONE
MANETTA
POSIZIONE
MANETTA
CONTROLLO
RICHIESTA
COMBUSTIBILE
Flight Testing
Flight Testing
•
•
•
•
Prove di accensione al suolo
Prove di riaccensione in volo
Prove di carefree handling
Valutazione interfaccia uomomacchina
– campo DRY
– campo A/B
• Prove pilot-in-the-loop
Flight Testing
Valutazione interfaccia
uomo-macchina
Accensione A/B: controllo sequenza
MAX A/B
A/B
MIN A/B
MAX DRY
DRY
IDLE
SHUT
SHUT
ACCENSIONE
CONTROLLO
CRITERI DI
SELEZIONE
PRIMING DEL
COMBUSTIBILE
PRE-APERTURA
UGELLO
HOT
SHOT
Flight Testing
Valutazione interfaccia
uomo-macchina
Campo A/B: modulazione della spinta
In A/B la posizione della manetta
comanda l’apertura dell’ugello
MAX A/B
A/B
CONDIZIONI
DI VOLO
MIN A/B
DRY
IDLE
SHUT
SHUT
SEZIONE
UGELLO RICHIESTA
MAX DRY
RICHIESTA
COMBUSTIBILE
PRIMARY
POSIZIONE MANETTA
CORE
BYPASS
Flight Testing
Valutazione interfaccia
uomo-macchina
Campo A/B: modulazione della spinta
MAX A/B
SEZIONE
UGELLO
A/B
MIN A/B
MAX DRY
PRIMARY
DRY
CORE
IDLE
SHUT
SHUT
BYPASS
ACCENSIONE
MODULAZIONE
Flight Testing
Valutazione interfaccia
uomo-macchina
Campo A/B: controllo dei limiti
MAX A/B
A/B
MIN A/B
MAX DRY
DRY
IDLE
SHUT
SHUT
• il regime di funzionamento del
motore parte DRY deve rimanere
quanto più possibile inalterato per
non complicare il controllo
• il controllo dei limiti del motore
parte DRY resta comunque attivo
• Il valore di TBT MAX viene di
solito incrementato in regime A/B
Flight Testing
Flight Testing
• Prove di accensione al suolo
• Prove di riaccensione in volo
• Prove di carefree handling
• Valutazione interfaccia uomo-macchina
• Prove pilot-in-the-loop
Flight Testing
Prove pilot-in-the-loop
• Definizione task
– Contesto operativo
– Alto guadagno
• Definizione tolleranze
– Desiderabili
– Adeguate
Esempio di prove
pilot-in-the-loop
Flight Testing
Fasi di volo in formazione e rifornimento in volo
Flight Testing
Prove pilot-in-the-loop
• Problemi riscontrati
– Ritardo nella risposta
– Risposta lenta del motore/velivolo
– PIO
• Area
– Quote medio alte e/o bassa velocità
– Regime intermedio di giri NH
Flight Testing
Prove pilot-in-the-loop
AIRCRAFT
CHARACTERISTICS
DEMANDS ON THE PILOT IN SELECTED
TASK OR REQUIRED OPERATION
HQR
Excellent, highly
desirable
Pilot compensation not a factor for desired
performance
1
Good, negligible
deficiencies
Pilot compensation not a factor for desired
performance
2
Fair, some mildly
unpleasant deficiencies
Minimal pilot compensation required for
desired performance
3
Minor but annoying
deficiencies
Desired performance requires moderate
pilot compensation
4
Moderately
objectionable
deficiencies
Adequate performance requires
considerable pilot compensation
5
Very objectionable but
tolerable deficiencies
Adequate performance requires extensive
pilot compensation
6
Major deficiencies
Adequate performance not attainable with
maximum tolerable pilot compensation,
controllability not in question
7
Major deficiencies
Considerable pilot compensation is
required for control
8
Major deficiencies
Intense pilot compensation is required to
retain control
9
Major deficiencies
Control will be lost during some portion of
required operation
10
Yes
Is it
satisfactory
without
improvement?
No
Deficiencies
warrant
improvement
Yes
Is adequate
performance
attainable with
tolerable pilot
workload?
No Deficiencies
require
improvement
Yes
Is it
controllable?
Pilot decisions
No Improvement
mandatory
Cooper-Harper
Ref. NASA TND-5153
Prove pilot-in-the-loop
Flight Testing
Parametri quantitativi
• Risposta immediata (short term response)
–
–
–
–
Ritardo iniziale (TA) e Onset (TB) per Slams
Ritardo iniziale (TC) e Onset (TD) per Reslams
Limiti di accelerazione/decelerazione motore
Deadband
PLD
TA
O
D
NH
T
TC
TD
TB
T95%
• Risposta a lungo termine (long term response)
–T95%
Prove pilot-in-the-loop
Parametri quantitativi: TA e TB
0.80
0.70
0.60
TA [sec]
0.50
0.40
0.30
Spec requirement
0.20
0.10
0.00
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Total pressure, Po [kPa]
1.20
1.10
1.00
0.90
TB [sec]
0.80
0.70
0.60
0.50
Spec requirement
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
0
20
40
60
80
100
Total pressure, Po [kPa]
120
140
160
180
Flight Testing
Flight Testing
Prove pilot-in-the-loop
Parametri quantitativi: TC e TD
1.2
1.1
1.0
0.9
TC [sec]
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
Spec requirement
0.2
0.1
0.0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
TD [sec]
Total pressure, Po [kPa]
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
Spec requirement
0
20
40
60
80
100
Total pressure, Po [kPa]
120
140
160
180
Flight Testing
Prove pilot-in-the-loop
Analisi: esempio di slam e reslam
120
PLDL [mm]
0
120 44330.0
44340.0
44350.0
44360.0
44370.0
44380.0
44390.0
44400.0
44410.0
44340.0
44350.0
44360.0
44370.0
44380.0
44390.0
44400.0
44410.0
NHL [%]
0
44330.0
Prove pilot-in-the-loop
Flight Testing
Campo DRY: effetto dei limiti sull’autorità manetta
NL
LIMITE MAX DRY
MAX A/B
MIN A/B
MAX DRY
MAX DRY deadband
NH IDLE
IDLE
IDLE deadband
SHUT
Posizione manetta (PLD)
Prove pilot-in-the-loop
Flight Testing
Campo DRY: ottimizzazione deadband a MAX DRY
NL
LIMITE MAX DRY
MAX A/B
A/B
MIN A/B
MAX DRY
NH IDLE
DRY
IDLE
SHUT
SHUT
IDLE deadband
Posizione manetta (PLD)
Svantaggio: l’ottimizzazione della deadband a
MAX DRY va a scapito della deadband ad IDLE
Prove pilot-in-the-loop
Flight Testing
NL
Campo DRY: ottimizzazione deadband ad IDLE
LIMITE MAX DRY
MAX A/B
A/B
MIN A/B
d NL
MAX DRY
DRY
d PLD
NH IDLE
IDLE
SHUT
SHUT
Posizione manetta (PLD)
Svantaggio: variazione della caratteristica di
controllo (si riduce la sensibilità della manetta)
Flight Testing
Prove pilot-in-the-loop
• PROBLEMI
– Deadband manetta (Incremento NHIDLE in quota Æ
maggiore deadband)
– Limitata capacità di accelerazione/decelerazione
(margini ridotti di accelerazione a decelerazione
all’incrementare della quota)
– Ritardi della risposta
• SOLUZIONE
– Adozione di nuove schedules implementate nel
software DECU