طريقة الاختبار القياسية ASTM F320 لمقاومة تأثير البرد للهياكل الشفافة المستخدمة في صناعة الطائرات

طريقة الاختبار القياسية ASTM F320 لمقاومة تأثير البرد للهياكل الشفافة المستخدمة في صناعة الطائرات

يصف معيار "طريقة الاختبار القياسية ASTM F320 لمقاومة صدمات البرد للهياكل الشفافة المخصصة للطيران"، الذي طورته الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM)، طريقة اختبار لتحديد مقاومة صدمات الهياكل الشفافة المخصصة للطيران (مثل الزجاج الأمامي، والمظلة، والنوافذ، وأغطية العدسات) في ظروف عاصفة البرد، باستخدام حُبيبات برد مُحاكاة مُكونة من كريات ثلج مصبوبة في ظل ظروف مُراقبة صارمة. ينبغي استخدام هذا الاختبار أيضًا لتلبية متطلبات اختبار البرد أو الأداء المُحددة في التصميم أو العقد.

طريقة الاختبار القياسية ASTM F320 لمقاومة تأثير البرد للهياكل الشفافة المستخدمة في صناعة الطائرات

ولأغراض هذا المعيار، تنطبق المصطلحات والتعريفات التالية:

  • يشير الضرر إلى أي تغيير في الخصائص المرئية أو سلامة الزجاج الأمامي نتيجة لاصطدام حبات البرد، بما في ذلك الخدوش أو التشقق أو الانفصال أو الشقوق أو الاختراق أو التحطيم.
  • تشير الكرة الجليدية إلى كرة من الماء المتجمد ذات حشوة تحاكي حجر البرد الطبيعي من حيث الوزن والحجم والصلابة.
  • تشير زاوية التأثير إلى الزاوية بين مسار طيران الكرة الجليدية والهدف العمودي.
  • الحامل البلاستيكي هو الحامل البلاستيكي المستخدم لنقل كرة الثلج عبر أنبوب الإطلاق. يتكون أحد أنواع الحاملات من قضيب بولي كربونات منفصل بتجويف مركزي لحمل كرة الثلج. صُمم كل نصف من الحامل لضمان انفصال ديناميكي هوائي عن كرة الثلج بعد خروجها من أنبوب الإطلاق.

تتضمن طريقة الاختبار إسقاط سلسلة من كرات الثلج بأحجام محددة بسرعة وزاوية محددتين، وبنمط محدد، على عينة من الزجاج الأمامي. وقد حُددت متطلبات كرة الثلج، وعينة الاختبار، والإجراء، وجمع البيانات. وتُصوَّر كرة الثلج أثناء طيرانها للتحقق من سلامتها. كما حُددت متطلبات جهاز العينة وإجراء الاختبار، ولكن يُسمح بالخيارات. مع ذلك، يجب إثبات أن الخيارات المستخدمة تُنتج كرة ثلج بنفس حجم وقوام وسرعة الجهاز والإجراء المحددين. يُسمح بالخيارات في المجالات التالية:

  • مادة قالب الكرة الثلجية.
  • قاذفة. يُسمح باستخدام أي نوع من القاذفات، شريطة أن تصل كرة الثلج إلى عينة الاختبار سليمة بالسرعة المطلوبة. استخدام الأحذية ذات القاعدة ومادة وشكل الحذاء اختياري.
  • طريقة تحديد سلامة الكرة الجليدية.
  • قياس سرعة الكرة الجليدية بشرط استيفاء معايير الدقة.
  • أبعاد عينة الاختبار. الأبعاد المذكورة هي الحد الأدنى.
  • يجب أن يتوافق الأمان مع معايير الأمان الخاصة بمنشأة الاختبار المستخدمة.

يمكن استخدام طريقة الاختبار هذه لتحديد مقاومة الزجاج الأمامي لتأثير البَرَد لأغراض القبول أو التصميم أو الصيانة أو البحث. باستخدام هذه الطريقة، مع زاوية وسرعة الزجاج الأمامي المُثبّتة على طائرة مُحددة، يُمكن تحديد مُخصصات ومعايير وتفاوتات التصميم للزجاج الأمامي لتلك المركبة.

تشمل المرافق والمعدات اللازمة لإجراء هذا الاختبار ميدان رماية مناسبًا مزودًا بقالب كرة ثلجية، وقاذفة، وعازل انفجار، ومصيدة ثلجية، ونظام قياس السرعة، وحامل عينة اختبار، وكاميرا مزودة أو بدون فلاش للتحقق من سلامة كرة الثلج. تشمل المعدات المساعدة اللازمة لهذا الاختبار عينة الاختبار، وكرات الثلج، والثلجية، وخراطيش الإشعال.

يجب أن يكون ميدان الرماية منطقة مغلقة بحجم 3 م × 6 م على الأقل لاحتواء الحطام المتطاير وإبعاد الأفراد غير المصرح لهم.

قالب كرة الثلج عبارة عن كتلتين من الألومنيوم ذات تجاويف نصف كروية وفتحات تهوية لملئها بالماء ولتوسيع الماء أثناء التجميد.

تتوفر مجموعة متنوعة من القاذفات المناسبة وفقًا لما هو محدد في هذا المعيار. بالإضافة إلى مسدس البارود الموصوف في طريقة الاختبار هذه، استخدمت المختبرات بنجاح أيضًا قاذفات مسدسات الغاز المضغوط. يظهر في الشكل مثال على قاذف مسدس بارود، ويتكون من سبطانة، وثقب، وسدادة سبطانة، وغطاء. يجب أن تكون السبطانة مصنوعة من أنبوب فولاذي عالي الجودة من نوع AISI 4130 بدون لحام، أو ما يعادله في الحالة الملدنة.

في تطبيقات الطيران، تُعدّ الأغطية الشفافة، مثل مظلات الطائرات والنوافذ وغيرها من المكونات الزجاجية، بالغة الأهمية ليس فقط للرؤية، بل أيضًا لضمان السلامة الهيكلية. يجب أن تتحمل هذه الأغطية مجموعة متنوعة من الضغوط البيئية، ومن أكثرها ضررًا صدمات البَرَد على ارتفاعات أو سرعات عالية. يوفر معيار ASTM F320 إطارًا اختباريًا حيويًا لتقييم مدى قدرة البلاستيك الشفاف المستخدم في الطيران على تحمل صدمات البَرَد.

تُرسي هذه المواصفة القياسية طريقةً مختبريةً لمحاكاة وتقييم أداء المواد البلاستيكية الشفافة المستخدمة في هياكل الطيران والفضاء في مواجهة تأثير حبات البَرَد. والهدف هو تحديد مقاومة هذه المواد للصدمات، وسلامتها، ومتانتها في ظل ظروف واقعية.

يعد هذا المعيار مهمًا بشكل خاص لما يلي:

  • نوافذ ومظلات قمرة القيادة للطائرات
  • زجاج أمامي لطائرة هليكوبتر
  • القباب الشفافة ولوحات المراقبة وقباب الرادار
  • المركبات الجوية غير المأهولة (UAVs) المزودة بعدسات أو أغطية استشعار

تتضمن طريقة معيار ASTM F320 إجراءات مختبرية مُحكمة تُحاكي ظروف هطول البَرَد في الحياة الواقعية. تشمل العناصر الرئيسية للاختبار ما يلي:

  • عينات الاختبار: عينات بلاستيكية شفافة مسطحة أو منحنية تُستخدم عادةً في أنظمة التزجيج في مجال الطيران. تشمل المواد المستخدمة البولي كربونات، والأكريليك، والمركبات المصفحة.
  • حبات البرد الاصطناعية: تُصنع حبات البرد الاصطناعية من الجليد، وتختلف في الحجم والكتلة حسب ظروف الاختبار. تتراوح أقطارها الشائعة بين ٢٥ و٥٠ مم.
  • سرعة الاصطدام: تُقذف حبات البَرَد على العينات باستخدام مسدسات هوائية أو أجهزة مشابهة لتحقيق سرعة الاصطدام المتوقعة عند ارتفاع الطيران وسرعة الهواء. يمكن أن تتراوح السرعات بين 30 و120 مترًا في الثانية أو أكثر.
  • معايير التقييم: بعد التأثير، يتم فحص المادة بحثًا عن:
    • كسر أو اختراق
    • التقشر أو التشقق
    • فقدان الوضوح البصري
    • القوة المتبقية

يمكن تكرار الاختبار في مواقع متعددة أو في مناطق مختلفة لمحاكاة ظروف عاصفة البرد.

تتطلب صناعة الطيران موادًا خفيفة الوزن وعالية الموثوقية، قادرة على العمل في ظروف قاسية. يساعد معيار ASTM F320 المصنّعين والمهندسين على:

  • اختيار المواد المناسبة لهياكل الطيران
  • تقييم أداء السلامة في ظروف البرد
  • تحسين التصميم لتحقيق المتانة والمتانة على المدى الطويل
  • تلبية المتطلبات التنظيمية ومتطلبات الشهادات (على سبيل المثال FAA و EASA)

باختصار، يعزز معيار ASTM F320 الاتساق والقابلية للمقارنة والتكرار في تقييم مقاومة الصدمات. يُعد هذا المعيار معيارًا أساسيًا لضمان سلامة وموثوقية أغلفة الطيران الشفافة ضد صدمات البَرَد. كما يُساعد على تطوير مواد وأنظمة تحمي المعدات وتقلل من مخاطر الطيران. ومع تطور مواد الطيران، يُواصل هذا المعيار توفير معيار للأداء في ظل بعض التهديدات الطبيعية الأقل توقعًا.

مؤسستنا، التي تدعم الشركات في جميع القطاعات منذ سنوات من خلال مجموعة واسعة من أنشطة الاختبار والقياس والتحليل والتقييم، تضم فريقًا قويًا من الموظفين يتابعون عن كثب التطورات العالمية في العلوم والتكنولوجيا، ويعملون على تطوير أنفسهم باستمرار. وفي هذا السياق، نقدم أيضًا خدمات اختبار وفقًا لطريقة الاختبار القياسية ASTM F320 لمقاومة تأثير البَرَد للهياكل الشفافة للطيران.

واتس اب