Könnyű és ultrakönnyű repülőgépek Galaxy-GRS mentőrendszereinek tesztje

01
Sequence taken from the test of the BRS rescue system for the American aircraft Cirrus with the parachute BRS.

Sok ultrakönnyű repülőgép rendelkezik valamilyen beépített, rakéta által működtetett mentőrendszerrel. Ezek a berendezések – más repülésben használatos eszközhöz hasonlóan – megfelelő hatóságilag felügyelt követelményrendszer szerint készíthetőek és használhatóak. Ezekhez a minősítésekhez – vagyis a típus alkalmassági tanúsítványokhoz – bizonyítani kell nem csak az ejtőernyő, de az egész mentőrendszer működőképességét. Az ejtőernyő minősítéséhez az ernyő erősségét, nyílási idejét és süllyedési sebességét kell ellenőrizni.

A gyártó minden esetben meghatározza az adott ernyőrendszer alapvető működtetési körülményeit, úgy mint a legnagyobb terhelhetőséget, a legnagyobb sebességet melynél az ernyőrendszer még biztonságosan nyitható, és az a legkisebb időt, amennyi feltétlenül kell a kupola teljes kinyílásához. Ez utóbbi alapján meghatározzák azt a legkisebb magasságot is, melyről kiindulva a repülőgép, illetve utasai a rendszerrel még menthetőek.

Egy ernyő tervező számára a legnehezebb dolog az ernyő nyílási idejének beállítása. A lassabb nyílási idő kisebb terhelést eredményez, ami alacsonyabb követelményeket támaszt mind az ejtőernyő, mint a felfüggesztési rendszer és így a bekötési pontokkal szemben is.

Ezzel szemben a megnövelt nyitási idő egyben növeli azt a magasságot is, mely szükséges az ernyő kinyílásához. Ezek mellett az ernyőt úgy kell tervezni, hogy az megfeleljen a legkülönfélébb szabványoknak, ilyen például a német DULV szabványrendszere, mely legfeljebb 4.5 másodperc nyílási időtartamot enged meg. Ezeknek a követelményeknek való megfelelést különféle technikai megoldások alkalmazásával érik el, úgy mint a kupola alakja, mérete, zsebek, nyílások elhelyezése, csúszófék (slider) beépítése, vagy a felhasználta anyagok pontos kiválasztása.

A „csúszófék” egy olyan alkatrész, mely szélein összefogja a kupola zsinórjait. Így nyíláskor a kupola nem tud azonnal szélesebbre terülni, mint a slider mérete ezzel csökkentve az első terhelést mértékét. Ezután a kupolába tóduló levegő hatására a zsinórok kezdenek szétfeszülni és lefele tolják a slider-t a zsinórzaton, így téve lehetővé, hogy a kupola teljesen kiterüljön. Ezzel a kupola nyílási ideje nagy sebességű nyitás esetén sem csökken le drasztikusan.

A slider felülete függvényében fékezi a nyílási folyamatot. Ezen keresztül az is szabályozható, hogy a slider a repülőgép sebességének függvényében akadályozza a nyílást, vagyis kisebb sebesség esetén kisebb ellenállást fejtsen ki.

Mindezt az mentőrendszerek tervezői sok-sok teszt során szerzett tapasztalatból építkező tudás alapján számolják ki.

Ahogy arról korábban már szó volt, a mentőrendszerek megfelelő tervezése nem csak a terezők és repülőgép építők tapasztalatán, de számos követelményen és szabványon is múlik. A cseh Galaxy gyár GRS rendszereinek tervezésekor jelenleg háromféle (!) szabványt vesz figyelembe.

02
Picture from the drop test of parachute for the Galaxy rescue system

A cseh ZS 2 – LAA ČR szabvány

A cseh szabványok szerint a mentőrendszer még nem kötelező széria tartozék. Ugyanakkor a rendszerekre már vannak kidolgozott követelmények, úgy mint a megengedett legnagyobb süllyedési sebesség (6.8 m/s tengerszinten)

Az ernyőrendszer működőképességét legalább olyan dobási próbával kell igazolni, mely a legnagyobb megengedett terhelés és legnagyobb megengedett nyitási sebesség 1.05 szeresének megfelelő terhelést eredményez.

A 450-560 kg.-ig terhelhető kupolákra vonatkozó nyitási időkre nincs követelmény meghatározva, ezt az időt a gyártó határozza meg 65 km/h nyitási sebességet figyelembe véve. A nyitási teszt során meg kell határozni a fellépő legnagyobb túlterhelés mértékét is.

Az ernyő stabilitásának – lengési, forgási hajlam - meghatározására további teszteket kell elvégezni. A cseh szabvány további 3 mozgó járműről indított nyitási (kilövési) tesztet ír elő. Ezekből két teszt a rendszer nyílási képességeit vizsgálja 65 km/h sebesség esetén, míg a harmadikat egy vontatott akadály felett kell elvégezni 100 km/h sebességgel így szimulálva a „T” vezérsíkkal épített repülőgépeket.

Az akadály 2 méter magas és 4 méterrel kell a kilövési pont mögött elhelyezni. Ennek a tesztnek azt kell bizonyítania, hogy a kupola elakadás nélkül elkerüli a szimulált függőleges vezérsíkot.

A német DULV (Deutche Ultralight Verband) szabvány

Németországban minden egyes ultrakönnyű repülőgépet kötelezően fel kell szerelni mentőrendszerrel. A mentőrendszerek kapacitását a legnagyobb megengedett terhelhetőség és nyitási sebesség alapján kell meghatározni. A minősítési eljárás legalább 3 dobási tesztet ír elő, legalább akkora sebességen, mint amekkora a repülőgép legnagyobb megengedett sebessége. A tesztek során meg kell határozni a nyitás során fellépő legnagyobb terhelést. A cseh eljárásokhoz hasonlóan a kupola stabilitását további tesztekkel kell ellenőrizni.

A német tesztek során az úgynevezett „k” terhelési együttható lényeges. A „k” együtthatót a repülőgép legnagyobb megengedett sebességének és a repülőgép súlyának arányításával nyerik.

A mentőrendszer minimális működési magasságának meghatározása a „k” együttható figyelembe vételével történik.

Az együttható határozza meg továbbá, hogy a mentőrendszer milyen sebesség mellett kell tesztelni. A német szabvány szerint legalább 3 kilövési tesztel kell igazolni a rendszer működőképességét amennyiben a „k” együttható kevesebb mint 0.4. A teszt során a sebességnek 45 és 65 km/h sebesség között kell lennie. Ha a „k” együttható nagyobb mint 0.4, a teszteket repülőgépből való kidobással kell elvégezni, 120 km/h sebességgel.

A német szabvány pontosan meghatározza, hogy a kupola teljes nyílási ideje a rakéta indítástól számítva 472.5 kg repülőgép tömegig bezárólag nem lehet több mint 4.5 másodperc.

0304
The Mi-8 helicopter used for described drop tests
Right picture: Container with the weight of required weight before the drop test

A nagyobb sebességre tervezett mentőrendszerek esetében a legkisebb biztonságos mentési magasságot az eredeti 60-80 méter helyett 120-160 méterben határozzák meg, mivel ezekben az esetekben a nyitási túlterhelés elfogadható szinten tartása hosszabb nyílási időt igényel. Ezért nem lehet olyan mentőrendszereket találni, melyek a repülőgépet 60 méter magasságból is mentik 300 km/ h sebesség mellett. Ebben az esetben a legkisebb biztonságosabb mentési magasság 120 méter.

A mentőrendszer süllyedési sebessége legfeljebb 7.5 m/s lehet és minden felfüggesztési, illetve bekötési elemnek el kell viselnie a számított legnagyobb nyílási terhelés 1.5 szeresét.

Ezáltal a német szabványnak megfelelő bekötési pontok a legerősebbek összehasonlítva más országok, vagy az amerikai szabványok által meghatározott követelményekkel. Példának okáért az amerikai szabványok más-más terhelési többes elviselését írják elő az első és a hátsó bekötési pontokra. Ezért az ilyen szabványok szerint készített mentőrendszerek adott esetben könnyebbek lehetnek, int a német szabványnak megfelelőek.

11
Partly open canopy of the rescue system after the drop.Well seen is the slider ring.

A cseh hatóságok mindkét szabványt elfogadják és ma már a DULV teszt elvégezhető a cseh hatóság felügyelte mellett, ami egy lényeges lépés volt a két szabályozás összehangolása irányába.

USA LSA (Light Sport Aircraft) szabvány

Az amerikai LSA szabvány a 600 kg alatti sportrepülőgépekre vonatkozik. A mentőrendszer eben az országban nem kötelező tartozék.

Az LSA kategóriába tartozó repülőgépek megengedett legnagyobb vízszintes sebessége 222 km/h.

A biztonsági együttható számítása úgy történik, hogy a repülőgép 75%-os motorteljesítménnyel elérhető sebességét 1.21-el szorozzák, így ezeknek az eszközöknek 245 km/h nyitási sebesség mellett kell működniük. A szabályok a tesztek alkalmával némi eltérést megengednek.

Példaként ha a súlyra vonatkozó biztonsági együttható 1.22, a sebességre vonatkozó biztonsági együttható 1.23, a rendszerre vonatkozó eredő biztonsági együttható körülbelül 1.5 kell hogy legyen.

10
The Cirrus aircraft under the BRS rescue system tested in USA.

A nyílási idő és süllyedési sebesség meghatározásához a megengedett legnagyobb terhelés mellett kell tesztet végrehajtani. Ezek szerint a dobásokat az 1.25-ös biztonsági együtthatót figyelembe véve 591kg súllyal, 245 km/h sebességgel kell elvégezni. Az amerikai előírások nem tesznek kötelezővé megadott süllyedési értékeket, és nyílási időt. Ilyeneket nem is kell közzé tennie a gyártónak.

Amerikában az eszköz veszélyes elemeinek jelölései különös jelentőséggel bírnak. A cseh szabványhoz hasonlóan jelölni kell azt a területet, ahol a rakéta kirepül, és a kabinban is el kell helyezni a megfelelő jelöléseket.

Minden gyártó internetes honlapján fel kell tüntetni egy olyan elérhetőséget, ahol baleset esetén konzultálni lehet a GRS gyártójával a további sérülések elkerülése érdekében.

Az „Experimental” kategóriába sorolt repülőgépekre az USA-ban bármilyen mentőrendszer beszerelhető, erre külön szabványok nincsenek, viszont ezekkel a repülőgépekkel kereskedelmi tevékenysége nem folytatható.

Amerikai követelmények a Cirrus repülőgépekre vonatkozóan

A Cirrus repülőgép az egyetlen olyan könnyű motoros repülőgép típus, melynek széria felszerelése a rakétás légijármű-visszatérítő berendezés.

A repülőgép megengedett felszálló tömege 1724 kg. Az alkalmazott mentőrendszerek egy, két, vagy három kupolásak.

A repülőgép gyártója tendert írt ki a lehetséges mentőeszközök szállítására, melyen a Galaxy gyár is részt vesz.

A Cirrus SR22-G2 és SR20-G2 repülőgépek, 1500 kg felszálló súlyig egy kupolát használnak, 6,5-6,8 másodperc nyílási idővel, ami eleget tesz annak a kívánalomnak, hogy a mentőrendszer hatékony legyen a repülőtér forgalmi (iskola-) körén.

A Cirrus repülőgépek mentőrendszerei megemelt követelményeknek is eleget tesznek, úgymint a 356 km/h nyitási sebesség párosítva a 2068 kg terheléssel. A rendszerek legnagyobb süllyedési sebesége 1524 méter tengerszint feletti magasságon nem lehet nagyobb mint 7 m/s.

A mentőeszköz kialakítását bonyolítja, hogy a rendszerre meghatározott méret és önsúly szintén korlátozott. Ennek ellenére a mentőrendszerek fejlődését látva a Cirrus gyár továbbra is ragaszkodik a mentőrendszer beépítéséhez, mivel ez idáig 10 repülőgépet és utasait mentette meg ilyen berendezés. A Cirrus repülőgépek üléseit speciális energia elnyelő módon építik, a rakétákat pedig teljesen elkülönítik az utasoktól, mivel Amerikában az európai követelményektől eltérően ezekhez mérgező folyékony hajtóanyagot is használhatnak.

Második rész:

A Galaxy gyár 2006 április 27-én hatósági teszteket hajtott végre egy Mi-8-as helikopter felhasználásával.

A teszt során acél lapokkal terhel konténereket dobtak ki GRS rendszerekre szerelve. A teher és a ejtőernyő közé mérőműszert építette a nyílási terhelés mérésére. A helikopter a dobásokat 200-300 méter magasságban, 90, 120 és 250 km/h sebességgel hajtotta végre, a GRS rendszerek nyitása elektromos nyitóberendezéssel a helikoptertől 4 méter távolságban történt.

A helikopter személyzete folyamatosan rögzítette a paramétereket, a műveletet pedig filmre is vették. Az értékekből pontosan meg lehetett határozni a nyílási folyamatot és a nyílás idejét. A kísérlet során összesen hat dobást hajtottak végre.

A kísérletek során használt mérőeszközök adatainak felhasználásával állították össze az egyes kupolákra vonatkozó nyílási terhelési értékek diagramját.

A Galaxy GRS mentőrendszerek leírása

A mentőrendszer kupolája egy belső konténerben kap helyet, mely a kilövés alkalmával kirepül. Az 5.5 méter hosszú felszakadó heveder megfeszülése után a belső konténer kinyílik. A kupola a repülőgéptől 18 méter távolságban kezd belobbanni. Ennek a rendszernek az előnye, hogy így a kupola nyílása a repülőgép alkatrészeitől biztonságos távolságban kezdődik meg. Ennek különösen akkor van jelentősége, ha a repülőgép nagy sebességgel mozog. Ez a megoldás a Galaxy gyár saját szabadalma, amit 1994-ben 1859-94 szám alatt vettek nyilvántartásba.

05

A Galaxy GRS rendszerek német DULV tesztjének leírása

A teszt során a 472.5 kg. Terhelést és 120 km/h dobási sebességet használtak. A dobás magassága 250 méter, a nyílás teljes ideje 4.45 másodperc volt. A tesztre egy Mi-8-as helikoptert használtak.

06
The Mi-8 flight for the drop test and the onboard operator Mr.Fuks before the moment of drop

A GRS rendszer nyílási idejét annyival késleltették, amennyi időt normál esetben a rakéta kilövése igényel. A tesztelt kupola 320 km/h nyitási sebességig volt használható.

A teszt során minden értékek azonnal rögzítettek és elemeztek, beleértve a nyitási túlterhelést is. A teszt során mért legnagyobb terhelés 20.8 kN Volt.

A teszt bizonyította, hogy a GRS mentőrendszer megfelel a DULV szabvány által támasztott nyílási idő és túlterhelési kritériumoknak.

A kupola egy másik tesztje

A tesz során a DULV tesztnél alkalmazottal szemben a terhelést 580 kg-ra növelték, hogy bizonyítság a GRS rendszer megfelel az amerikai US-LSA követelményeknek is. A nyitás sebessége 250 km/h volt, amit eleget tett az eredő 1.5 szeres biztonsági együtthatónak.

06
Looks from the MI-8 helicopter during the drop test.
Right pictures: Sequence from the drop test of the Galaxy rescue system

A nyílás ideje 3.75 másodperc volt, a keletkező terhelés 34 kN. Késleltetés nélkül a kupola saját nyílási ideje 2.5 másodperc volt.

A tesz során a kupola nem sérült, nyúlása 2.59 mm volt.

Vélemények a tesztekről

Milan Bábovka, a Galaxy gyár főmérnökének véleménye:

A tesztek során a mentőrendszerek teljesítő képességeik határán működtek. Az értékek növelése jelenleg nem indokolt, mivel ez növekvő túlterhelésekhez vezet, melynek elviselése további súlynövekedést jelent mint a repülőgép, mind a mentőrendszer vonatkozásában, ami így egy ördögi kör kezdetét jelentené.

A hosszú tesztsorozat során szerzett tapasztalatok azt mutatták, hogy a 300 – 320 km/h nyílási sebességnek megfelelő teszteknél, a dobást végző repülőgépnek legalább 350 km/h sebességgel kellett repülnie. A terhelések modellezésre időnként a függesztett súlyt növelték, így a dobást a dobó repülőgép működési tartományában is el tudták végezni.

Ez a teszt minden LSA kategóriába tartozó repülőgép követelményét lefedte.

A kupola minimális repülési sebességen bizonyított legfeljebb 4.5 másodperces nyílási idejének németországihoz hasonló tesztje felesleges volt, mivel ezek a repülőgépek eleve nagyobb súlyra és sebességre készültek, ami a nyílási idő és ez által a szükséges magasság növekedését idézték elő. Az 1.5 szeres biztonsági tényező ellenőrzése sokkal nagyobb fontossággal bírt.

Az ilyen repülőgépekre tervezett eszközöknél jelenleg annak a problémának a megoldás a feladat, hogy miként lehetne megmenteni a repülőgépeket a z iskolakör 4. fordulójában. Itt a magasság körülbelül 150 méter és ahol a mentőrendszer teljes nyílási ideje nem haladja meg a 6-6,3 másodperccet.

További tesztekről

A Mělník-i repülőtéren 2006 májusában az amerikai LSA piacra szánt új GRS 6/600 SD mentőrendszer működési tesztjét végezték el a legnagyobb megengedett felszálló súly + 25% terheléssel.

  1. A GRS rendszer a teszt során 90 km/h sebességnél és 600 kg terhelésnél 5.8 másodperc alatt nyílott ki, beleértve az 1.25 másodperces késleltetést is. A mért nyílási terhelés 22.5 kN volt. A számított biztonságos mentési magasság 130-140m.
  2. A GRS rendszer a teszt során 250 km/h sebességnél és 750 kg terhelésnél 5.0 másodperc alatt nyílott ki, beleértve az 1.25 másodperces késleltetést is. A mért nyílási terhelés 32.5 kN volt.
  3. A GRS rendszer a teszt során 250 km/h sebességnél és 600 kg terhelésnél 5.34 másodperc alatt nyílott ki, beleértve az 1.25 másodperces késleltetést is A mért nyílási terhelés ugyancsak 22.5 kN volt.
Milan Bábovka, a Galaxy gyár főmérnöke hozzáteszi: Ezekkel a tesztekkel a Galaxy GRS s.r.o. befejezte azt a két éves fejlesztő munkát, mely a Galaxy légi-jármű visszatérítő berendezések új, elsősorban amerikai LSA szabvány szerint kialakított generációjának kialakítását célozta. A tesztsorozat során több mint 130 indítási kísérletet hajtottak végre és 65 ernyőrendszert dobtak le L-410 repülőgépből és Mi-8 helikopterből. A gyártó emellett benyújtotta szabadalmi kérvényét az új sorozat 360, 473, 600 és 650 kg, teherbírású eszközeire melyek mindegyike megfelel a eredő 1.5 szeres biztonsági tényező követelménynek. Az új 2006-os sorozat típusjelzései: GRS 6/360, 6/473, 6/600, 6/650 SD LSA.

Fontos megjegyezni, hogy az új sorozatú GRS 6/600 SD LSA súlya, a 6 m hosszú felfüggesztő hevederrel együtt mindössze 12.3 kg., a süllyedés mértéke 6.9 m/s. Pillanatnyilag ebben a kategóriában ez a mentőrendszer képes a legjobb paraméterekre.


New parachute testing methodology

With increasing demands for higher MTOW aircraft mass and higher VNE speeds (mainly due to new design capabilities and technologies), there was a need to change the testing methodology beyond the earlier limits (325 km/h and 700 kg respectively for the helicopter for 250km/h and higher weights). So, we have newly developed a unique technique for testing higher speeds up to 500 km/h and for weights up to 4.000 kg, in cooperation with the Institute of Aerospace Engineering of Brno University of technology. The new method uses the helicopter's full load capacity and free fall acceleration. The methodology is protected as our intellectual property and has been used by our company since 2015 to accurately test our products. We do the measurements using our own measurement base with sensors used in each test object and transmitted to the base wirelessly (this guarantees the retention of data in the ground base even in case of a "hard impact"). The test object in the tests is an aerodynamic body (specially designed shape with a guarantee of stable behavior) with a pitot tube, measuring base and other electronics.

#
#

Note:
Described tests were conducted at the time the regulation ASTM 2316-08. For this reason, it was necessary to test the weight increase by a factor of 1.25 and 1.21 speed koficientem that the resulting safety parachute had reached safety factor of 1.5 for the intended weight and speed.

With the new regulation issued by the ASTM 2316-12 test was modified for testing parachutes to test parachutes carried out on the aircraft or with concentrated loads (Dead load).

Since our company has performed and conducted all tests with concentrated loads is the strength factor of 1.5 has been directly included in the test values (weight-speed) .It is therefore necessary to test these values continue to rise.
Conversely, thus tested parachutes are under an amendment to 2316-12 strength and higher safety factor to 2.25 (1.5 x 1.5).

09
Testing involves as well the opening shock check - the magnitude of shock is measured by the size of deformation of the copper cone .( On the palm you can see the cone before and after the test)

A teszteket felügyelte, és a beszámolókat lektorálta:a cseh légügyi hatóság főmérnöke Ing Václav Chvála, A kommentárokat írta: Ing.Milan Bábovka a Galaxy High Technology főmérnöke.
  • GALAXY HOLDING s.r.o.
    Třída 1. máje 24a
    460 07 Liberec 3
    Czech Republic
    EU flag

  • Monday - Friday: 8:00-15:00
    IČ: 227 74 025
    DIČ: CZ22774025
    tel./fax: ++420 48 510 44 92
    mobil: ++420 775 16 31 61

  • email: info@galaxysky.cz


  • Instruction for fireman and rescuers

    Privacy policy - GDPR