مكون طائرة بدون طيار يعمل بشكل مثالي على مستوى سطح البحر لم يثبت بالضرورة أنه سيعمل على ارتفاع المهمة.
الفرق الواضح هو الضغط. وليس دائما الأهم.
تظل وحدة التحكم في الطيران المزودة بالطاقة تنتج الحرارة مع انخفاض كثافة الهواء المحيط. لا تزال البطارية بحاجة لتوفير الطاقة عند درجة الحرارة المحددة. لا يزال على الكاميرا أو المستشعر أن يفي بمتطلب الأداء — وليس فقط أن يبقى مفعلا.
هنا يصبح اختبار ارتفاع الطائرات بدون طيار أكثر إثارة للاهتمام من وضع وحدة DUT في حجرة وسحب المكنسة الكهربائية.
بالنسبة للعديد من مكونات الطائرات بدون طيار، سؤال التأهيل أقرب إلى هذا:
هل يمكن لوحدة DUT العمل بالضغط ودرجة الحرارة المطلوبة، ولمدة المطلوبة، بينما يتم مراقبة الوظائف التي تهم المهمة؟
هذا السؤال يغير كيفية تعريف الاختبار — وكيفية اختيار غرفة اختبار الارتفاع.
ما الذي يتغير الارتفاع فعليا لمكون طائرة بدون طيار؟
Altitude هو اختصار ملائم لبيئة التشغيل. ومع ذلك، يحتاج المختبر إلى ظروف قابلة للقياس.
الأول هو الضغط الجوي.
تحت الغلاف الجوي القياسي، ينخفض الضغط مع زيادة الارتفاع. على سبيل المثال، يصف نموذج ناسا للغلاف الجوي انخفاض الضغط مع الارتفاع ويوفر معادلات لتقدير الضغط ودرجة الحرارة والكثافة عند ارتفاعات مختلفة.
بعض القيم المرجعية المفيدة هي:
هذه هي
هذا التمييز مهم.
"ارتفاع تشغيل 5,000 متر" هي معلومات هندسية مفيدة.
لكن قبل بدء الاختبار، يجب أن يصبح شيئا أكثر دقة:
الضغط المطلوب + درجة الحرارة + المدة + حالة التشغيل DUT + معايير القبول
Temperature هو مدخل منفصل
الضغط له علاقة متوقعة بالارتفاع تحت الغلاف الجوي المرجعي. درجة حرارة مكون الطائرات بدون طيار الفعلي أكثر تعقيدا.
كاميرا مثبتة خارجيا، وبطارية محاطة داخل جسم الطائرة، ووحدة تحكم طيران مزودة بالطاقة يمكن أن تتعرض جميعها لحالات حرارية مختلفة على نفس الطائرة.
التعرض للشمس وتدفق الهواء وتصميم الحاوية يمكن أن تؤثر جميعها على درجة حرارة المكونات.
لذا يجب على مهندس الاختبار مقاومة الاختصار المغري:
ارتفاع المهمة → درجة حرارة الغلاف الجوي القياسية → اختبار DUT
يجب أن تأتي متطلبات درجة الحرارة من أساس التأهل الفعلي.
ثم هناك حرارة
وهذا مهم بشكل خاص للإلكترونيات الكهربائية.
مع ارتفاع الارتفاع، تنخفض كثافة الهواء. تصف نماذج ناسا القياسية للغلاف الجوي هذا التغير في الكثافة إلى جانب الضغط ودرجة الحرارة.
الآن تخيل وحدة تحكم طيران تعمل بالطاقة تستنزف عشرات الواط داخل الحاوية.
قد تكون الغرفة مضبوطة على -20°C، لكن هذا لا يعني أن كل مكون إلكتروني داخل DUT عند -20°C. تنتج وحدة DUT حرارة، ويمكن أن يتغير توازنه الحراري تحت ظروف الضغط المنخفض.
هذا يعطينا قاعدة مفيدة لاختيار المجلس:
نقطة ضبط الحجرة ≠ درجة حرارة المكون.
إذا كان مكون الطائرة بدون طيار يعمل أثناء اختبار الارتفاع، فإن الحمل الحراري الخاص به ينتمي إلى تعريف الاختبار وفي RFQ المعدات.
أي مكونات الطائرة بدون طيار أكثر حساسية للارتفاع؟
لا يوجد اختبار ارتفاع واحد للطائرة بدون طيار" منطقي بنفس القدر لكل مكون في الطائرة.
آلية الفشل مهمة.
Battery Packs
بالنسبة للبطارية، عادة ما يكون من المستحيل فصل درجة الحرارة عن مناقشة الارتفاع.
لا يزال على الحزمة توفير الأداء الكهربائي المطلوب أثناء تعرضها لبيئة التشغيل المحددة. اعتمادا على برنامج التأهيل، قد يشكل انخفاض الضغط جزءا من هذا البيئة أيضا.
وهذا يمكن أن يجعل السؤال ذي الصلة:
هل تنجو البطارية فقط من التعرض للارتفاع، أم يجب أن تقدم أداء محددا أثناء وجودها هناك؟
هذه اختبارات مختلفة.
هناك تمييز آخر يستحق الذكر. UN 38.3 T.1 محاكاة ارتفاع هي متطلب سلامة النقل ببطارية الليثيوم. تأهيل ارتفاع تشغيل الطائرة بدون طيار يطرح سؤالا هندسيا مختلفا: هل تلبي البطارية متطلبات الطائرة المحددة في بيئتها المقصودة.
قد تواجه نفس البطارية كلا المتطلبين، لكن لا ينبغي أن تحل أحدهما محل الآخر تلقائيا.
مراقبو الطيران والإلكترونيات الجوية
بالنسبة لإلكترونيات الطيران، يمكن أن يكشف الاختبار المزود بالطاقة عن أكثر من مجرد فحص بعد الاختبار.
قد يحتاج مراقب الطيران إلى الحفاظ على الاتصال، وسلوك الطاقة المستقر، والتشغيل بدون أعطال طوال حالة الارتفاع.
إذا كان فحص القبول الوحيد هو "هل يعمل بعد الاستعادة؟"، فقد لا يتم التقاط الانقطاع الذي حدث فقط عند ضغط منخفض.
يستحق السلوك الحراري أيضا الاهتمام لأن الإلكترونيات الجوية تستمر في توليد الحرارة أثناء التشغيل.
Sensors and communication modules
بالنسبة للحساسات، powered on" و الأداء الصحيح ليسا مرادفين.
اعتمادا على DUT، قد يحتاج المهندسون إلى مراقبة:
دقة القياس، استقرار الإشارة، مخرجات البيانات، حالة الاتصال أو انحراف القياس.
المستشعر الذي ينجو من الاختبار لكنه يتجاوز نطاق الدقة المحدد قد يكون قد فشل في تلبية متطلبات المهمة.
Cameras and Gimbals
الحمولات البصرية تقدم مجموعة أخرى من المخاوف.
يمكن أن تؤثر درجة الحرارة على التركيز والمحاذاة والسلوك الميكانيكي. قد يحتاج الحمولة إلى الحفاظ على جودة الصورة أو تشغيل الجيمبال أثناء وجود حالة الارتفاع.
يمكن أن تؤثر التحولات البيئية أيضا عندما يكون التكثف أو الضباب مصدر قلق.
الخيط المشترك بسيط:
حدد معنى "المرور" قبل أن تحدد دورة الحجرة.
لماذا يمكن أن يفشل اختبار الضغط فقط في المتطلبات الحقيقية
افترض أن وحدة إلكترونيات الطيران يجب أن تعمل عند
يمكن للمختبر إجراء اختبارين منفصلين.
Test A — درجة حرارة منخفضة
-40°C
ضغط جوي تقريبا طبيعي
ثم:
Test B — ضغط منخفض
35 kPa
23°C
كلا الاختبارين يوفران معلومات مفيدة.
لا يثبت أي منهما تلقائيا أن DUT سيعمل في:
Test C — درجة الحرارة + الارتفاع
-40°C
35 kPa
powered
هذا لا يعني أن الحالة المجمعة ستنتج دائما نتيجة مختلفة.
هذا يعني أن التفاعل لم يتم إثباته.
يمكن أن تؤثر درجة الحرارة على المواد والإلكترونيات والبطاريات والأختام. انخفاض الضغط يغير بيئة الهواء المحيطة ويمكن أن يؤثر على السلوك الحراري وفروق الضغط.
عندما يحدد شرط التأهيل تلك الشروط في نفس الوقت، فإن إعادة إنتاجها بشكل منفصل تجيب على سؤال مختلف.
نفس الضغط. بيئة حرارية مختلفة. سؤال مؤهل مختلف.
هذه هي النقطة التي تتوقف عندها غرفة ضغط منخفض بسيطة وغرفة ارتفاع درجة الحرارة عن كونهما أدوات اختبار متكافئة.
MIL-STD-810H Method 500.6 أم IEC 60068-2-13?
غالبا ما تذكر هذه المراجع في مناقشات اختبار الارتفاع، لكن لا ينبغي اعتبارها تسميات قابلة للاستبدال ل "ضعه تحت الفراغ".
IEC 60068-2-13:2021 هو الطبعة الخامسة الحالية من الاختبار البيئي — الجزء 2-13: الاختبارات — الاختبار M: ضغط الهواء المنخفض. تذكر IEC أن الاختبار ينطبق على العينات التي يمكن أن تتعرض لضغط هواء منخفض أثناء النقل أو التخزين أو الخدمة. كما مواءم تعديل 2021 الشدة مع المواد ذات الصلة IEC 60721 وأضاف إرشادات حول اختيار مدة التعرض.
MIL-STD-810H طريقة 500.6 تتبع نهج بيئي دورة الحياة للتعرض للضغط المنخفض/الارتفاع وتحتوي على إجراءات تعالج حالات ضغط منخفض مختلفة.
بالنسبة للعمل على الطائرات بدون طيار، هناك تمييز مفيد على مستوى عال هو:
الجدول ليس مخصصا لاختيار معيار واحد على الآخر.
قد يشير برنامج الطائرات بدون طيار الدفاعية، ومواصفات المكونات التجارية، وخطة التأهيل الخاصة بالعميل إلى متطلبات مختلفة.
ما يهم لاختيار الغرفة هو ما ستصبح عليه تلك المتطلبات في النهاية:
الضغط، درجة الحرارة، المدة، الانتقال، حالة DUT والمراقبة.
وهذا يقودنا إلى مبدأ مفيد آخر:
لا تختار المعيار من الغرفة. اختر الغرفة من متطلب الاختبار.
تحويل ارتفاع المهمة إلى ملف اختبار مختبري
عبارة مثل "تعمل حتى 8,000 متر" ليست بعد برنامجا للغرفة.
يجب ترجمته.
ابدأ بمتطلب الضغط
ارتفاع المهمة يوفر نقطة البداية.
يمكن أن يساعد مرجع الغلاف الجوي القياسي في ترجمة الارتفاع إلى ضغط جوي تقريبي، لكن القيمة النهائية للغرفة يجب أن تتبع المواصفة أو أساس التأهيل المعمول به.
هنا تصبح الصورة 4 مفيدة.
أضف درجة الحرارة
بعد ذلك اسأل ما إذا كان يجب على DUT إذن:
البقاء على قيد الحياة،
تشغيل عند درجة الحرارة،
أو تلبية متطلبات أداء محددة عند درجة الحرارة.
هذه ليست بالضرورة معايير قبول متكافئة.
تعريف كيفية الوصول إلى البيئة
هل يتطلب الاختبار من DUT الوصول إلى درجة الحرارة أولا ثم خفض الضغط؟
هل يجب أن يتغير الضغط ودرجة الحرارة معا؟
هل يلزم معدل تغير ضغط محدد؟
كيف يتم تحديد الاستقرار؟
يجب أن يجيب الإجراء المعمول به على هذه الأسئلة. يجب أن تكون الحجرة مهيأة لإعادة إنتاجها.
تعريف التعرض
الوصول إلى 35 كيلو باسكال لا يعني أن الاختبار قد اكتمل.
كما يتطلب المتطلب مدة تعرض وتعريف واضح لمتى تبدأ تلك المدة. تشير اللجنة إلى أن مراجعتها لعام 2021 أضافت إرشادات حول اختيار مدة التعرض.
تحديد ما إذا كان DUT يعمل
يؤثر هذا القرار على كل من هدف الاختبار وتكوين الحجرة.
A powered DUT قد يتطلب:
أسلاك الطاقة، اتصالات الإشارة، الاتصال بالبيانات، التركيبات الحرارية والتغذية الإضافية.
كما يدخل الحرارة إلى مساحة العمل.
حدد ما يعتبر تمريرة
بالنسبة لمراقب الرحلة، قد يشمل ذلك الاتصال وحالة الخطأ.
بالنسبة للكاميرا، قد يكون أداء الصورة أو الجيمبال مهما.
بالنسبة للحساس، قد تكون الدقة مهمة.
بالنسبة للبطارية، قد يكون الأداء الكهربائي مهما.
ملف الغرفة المحدد جيدا بدون معيار قبول ذي معنى لا يزال اختبار تأهيل غير مكتمل.
ما الذي يحدث عادة في اختبار ارتفاع الطائرات بدون طيار؟
معظم مشاكل اختبار الارتفاع لا تحدث بسبب عدم قدرة الغرفة على توليد ضغط منخفض. تبدأ في وقت أبكر، عندما يترجم المتطلب إلى اختبار.
01 — ارتفاع بدون أساس ضغط محدد
"10,000 م" يصف البيئة. لا يزال المختبر بحاجة لمعرفة أي تعريف أو مواصفات ضغط تحكم الاختبار.
02 — الضغط فقط، عند جمع المتطلبات
اختبار الضغط المنخفض في درجة حرارة الغرفة لا يعيد إنتاج حالة تشغيل محددة لدرجة حرارة منخفضة/ضغط منخفض.
03 — حد الحجرة = مستوى الاختبار
هذا خطأ سهل بشكل مفاجئ.
إذا استطاعت الغرفة الوصول إلى
هذا لا يعني أن
04 — DUT Heat Load يتم تجاهله
وحدة إلكترونيات إلكترونية مزودة بالطاقة تضيف حرارة إلى الغرفة وتطور توزيعا داخليا لدرجة الحرارة الخاصة بها.
هذا مهم عند تقييم أداء كل من الغرفة وسلوك DUT.
05 — No Live Monitoring
يمكن للمكون أن يتعافى بعد العودة إلى الضغط الطبيعي.
إذا كان المطلب هو التشغيل على ارتفاع، فقد يفوت فحص التشغيل بعد الاختبار الحدث الذي كنت تحاول اكتشافه.
06 — الانتقال والاسترداد يعاملان كإعداد
يمكن أن تكون تقليل الضغط، انتقال درجة الحرارة، الاستقرار والاسترداد جزءا من الإجراءات المحددة.
لا ينبغي ارتجالها لمجرد أن نقطة الضبط النهائية صحيحة.
اختيار غرفة درجة الحرارة + الارتفاع
بمجرد تحديد الاختبار، يصبح اختيار المعدات أقل غموضا.
ويجب ألا يكون الرقم الأول الذي يجب النظر إليه هو بالضرورة الحد الأدنى من الضغط.
نطاق الضغط—والتحكم في الضغط
مواصفة مثل
قد يتطلب اختبار الطائرات بدون طيار بدلا من ذلك تشغيلا مسيطر عليه في حالة متوسطة مثل 54 كيلو باسكال أو 35 كيلو باسكال أو 26.5 كيلو باسكال.
وهذا يجعل القدرة على إعادة إنتاج ملف الضغط المطلوب أمرا مهما—وليس فقط الحد النهائي للضغط المنخفض.
الضغط الأدنى هو مواصفات واحدة. ملف الاختبار هو المتطلب.
درجة الحرارة والضغط معا
إذا كان الاختبار يتطلب درجة حرارة منخفضة وضغط منخفض في نفس الوقت، تحقق من قدرة النظام على الحالة المركبة بدلا من قراءة نطاق درجات الحرارة ونطاق الضغط كمواصفتين مستقلتين تماما.
وهذا مهم بشكل خاص عند مقارنة الغرف المختلفة.
درجة حرارة قصوى، درجة حرارة دنيا وضغط أدنى مطبوعة على ثلاثة خطوط منفصلة لا تصف بحد ذاتها كل حالة تشغيل ممكنة مجتمعة.
DUT ليس هو نفسه حجم الحجرة
يجب أن تتناسب مكون الطائرة بدون طيار، وأجهزة التثبيت، والكابلات، واتصالات المراقبة جميعها في مساحة العمل القابلة للاستخدام.
كما تحتاج الحجرة إلى مساحة كافية لتكوين الاختبار المقصود.
لذا قدم فعليا:
L × W × H
بدلا من مجرد القول:
"إنه مراقب طيران متوسط الحجم."
تحتاج وحدات DUT المزودة بالطاقة إلى اعتبار حراري
أخبر الشركة المصنعة ما إذا كانت العينة ستعمل أثناء الاختبار وكمية الحرارة التي تولدها.
بالنسبة لمكونات الطائرات بدون طيار الإلكترونية، يمكن أن يكون هذا مهما بقدر كتلة DUT.
التغذية هي جزء من نظام الاختبار
قد تحتاج إلى عبور جدار الغرفة، والطاقة، الإيثرنت، CAN، خطوط المستشعرات، التركيبات الحرارية أو غيرها من الإشارات لعبور جدار الحجرة.
لذا يجب تحديد ترتيب التغذية من خلال خطة المراقبة — وليس بعد بناء الحجرة.
From test requirement to GDJZ-535L-B Configuration
في الاعتبار اختبار مكون طائرة بدون طيار يتطلب:
درجة حرارة محكومة
pressure reduced
powered operation
external monitoring
هذا الشرط يشير إلى غرفة بيئية بدرجة حرارة/ضغط منخفض بدلا من غرفة تفريغ أساسية.
أحد تكوينات ITM-LAB لهذا النوع من العمل هو GDJZ-535L-B غرفة اختبار درجة الحرارة / المناخ / ضغط الهواء المنخفض.
القدرات الاسمية الرئيسية تشمل:
workspace: 535 L
درجة الحرارة: -40°C إلى +150°C
ضغط منخفض: حتى 1 كيلو باسكال
يمكن لمساحة العمل بسعة 535 L استيعاب العديد من إعدادات اختبار الطائرات بدون طيار على مستوى المكونات حيث تتناسب DUT وترتيب التركيب والاتصالات المطلوبة ضمن مساحة الاختبار القابلة للاستخدام.
توفر نطاق درجات الحرارة والقدرة على الضغط المنخفض مساحة لمجموعة متنوعة من ملفات الارتفاع، وفقا لأداء الظروف المركبة الفعلي المطلوب للمشروع.
والأهم رقم ليس بالضرورة 1 كيلو باسكال.
1 kPa هي قدرة الحجرة—وليست شدة اختبار الطائرات بدون طيار.
يجب تكوين اختبار وحدة التحكم في الطيران عند 35 كيلو باسكال حول 35 كيلو باسكال لأن هذا هو المتطلب—وليس أن يصبح "أكثر صرامة" عند التشغيل عند 1 كيلو باسكال.
وبالمثل، قدرة غرفة -40°C لا تعني أن كل مكون من طائرات بدون طيار يجب أن يتعرض ل-40°C.
التكوين الصحيح يأتي من متطلبات المهمة والتأهيل.
لتقييم المعدات العملي، أكثر المعلومات فائدة لإرسال ITM-LAB هي:
DUT أبعاد وكتلة، ارتفاع المهمة أو الضغط المطلوب، ملف درجة الحرارة، حالة الطاقة، حمل الحرارة، مدة التعرض، متطلبات انتقال الضغط/درجة الحرارة، التمريرات واحتياجات المراقبة.
هذا يكفي لنقل النقاش من:
"هل تبيع غرفة ارتفاع؟"
to:
"هل يمكن لهذا النظام إعادة إنتاج اختباري؟"
ثلاثة أسئلة غالبا ما نحتاج للإجابة عليها
هل غرفة التفريغ هي نفسها غرفة اختبار ارتفاع الطائرة بدون طيار؟
ليس بالضرورة.
إذا كان المطلب هو فقط تعرض منخفض الضغط محدد، فقد يكون نظام الضغط المنخفض المناسب كافيا.
إذا اضطر مكون الطائرة بدون طيار إلى تجربة درجة حرارة محكومة وضغط منخفض في نفس الوقت — أو يعمل أثناء مراقبة الطاقة والإشارات ودرجة الحرارة — يجب على نظام الاختبار دعم هذه المتطلبات أيضا.
المقارنة الصحيحة ليست ببساطة غرفة تفريغ مقابل غرفة ارتفاع. هي
كيف أحول ارتفاع الطائرة بدون طيار إلى ضغط الحجرة؟
يوفر نموذج الغلاف الجوي القياسي العلاقة بين الارتفاع والضغط الجوي. تنشر ناسا معادلات جوية وبيانات مرجعية لهذا الغرض.
لكن الضغط القياسي المحسوب للغلاف الجوي لا ينبغي أن يتجاوز تلقائيا مواصفات الاختبار القابلة للتطبيق.
استخدم ارتفاع المهمة كنقطة انطلاق هندسية، ثم تأكد من ضغط الغرفة المطلوب من أساس التأهيل.
هل يجب أن يعمل مكون الطائرة بدون طيار أثناء اختبار الارتفاع؟
إذا كان الهدف هو إثبات
إذا كان الاحتياج هو التخزين أو النقل أو التعرض للبقاء، فقد تكون حالة العينة مختلفة.
حدد الهدف أولا. ثم اتبع الإجراءات المعمول بها.
الارتفاع أكثر من مجرد مستوى فراغ
السؤال المفيد في اختبار ارتفاع الطائرات بدون طيار ليس:
إلى أي مدى يمكن أن تنخفض الحجرة؟
it:
ما البيئة التي يحتاج هذا المكون لإعادة إنتاجها؟
بالنسبة للعديد من مكونات الطائرات بدون طيار، تحتوي هذه الإجابة على أكثر من مجرد الضغط:
ارتفاع المهمة
↓
الضغط المطلوب
↓
TEMPERATURE
↓
DUT OPERATING STATE
↓
HEAT LOAD
↓
DURATION + TRANSITION
↓
FUNCTIONAL MONITORING
↓
CHAMBER CONFIGURATION
هذا التسلسل يتجنب خطأين متعاكسين.
أحدهم هو الاختبار الكافي: إعادة إنتاج ضغط منخفض مع تجاهل درجة الحرارة أو حالة التشغيل التي تتطلب متطلبات التأهيل فعليا.
والآخر هو الاختبار المفرط: استخدام أقصى قدرات الغرفة لمجرد توفرها.
لا يجعل أي منهما الاختبار أكثر تمثيلا.
بالنسبة لبطاريات الطائرات بدون طيار، ومراقبي الطيران، والإلكترونيات الإلكترونية، وأجهزة الاستشعار، والكاميرات، الهدف هو إعادة إنتاج البيئة المحددة وتحديد ما إذا كان المكون لا يزال يؤدي ما تتطلبه المهمة.
حدد ملف الارتفاع أولا. اختر الغرفة ثانيا.
