Método de teste padrão ASTM F320 para resistência ao impacto de granizo de invólucros transparentes aeroespaciais

Método de teste padrão ASTM F320 para resistência ao impacto de granizo de invólucros transparentes aeroespaciais

A norma "ASTM F320 Método de Teste Padrão para Resistência ao Impacto de Granizo em Invólucros Transparentes Aeroespaciais", desenvolvida pela Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM), descreve um método de teste para determinar a resistência ao impacto de um invólucro transparente aeroespacial (como para-brisas, capota, janela, cobertura de lente) em condições de tempestade de granizo, utilizando pedras de granizo simuladas compostas de pelotas de gelo moldadas sob condições rigorosamente controladas. Este teste também deve ser utilizado para atender aos requisitos de teste de granizo ou de desempenho especificados em projeto ou contrato.

Método de teste padrão ASTM F320 para resistência ao impacto de granizo de invólucros transparentes aeroespaciais

Para os fins desta norma, aplicam-se os seguintes termos e definições:

  • Danos referem-se a qualquer alteração nas características visuais ou na integridade de um para-brisa como resultado do impacto de granizo, incluindo arranhões, rachaduras, delaminação, fissuras, penetração ou estilhaçamento.
  • Bola de gelo se refere a uma esfera de água congelada com enchimento que imita uma pedra de granizo natural em termos de peso, tamanho e dureza.
  • O ângulo de impacto se refere ao ângulo entre a trajetória de voo da bola de gelo e a normal do alvo.
  • Um sabot é o suporte de plástico usado para transportar a bola de gelo pelo tubo de lançamento. Um tipo de sabot consiste em uma haste de policarbonato bipartida com uma cavidade central para segurar a bola de gelo. Cada metade do sabot é projetada para garantir a separação aerodinâmica da bola de gelo após ela sair do tubo de lançamento.

O método de teste envolve a projeção de uma série de bolas de gelo de tamanhos específicos, a uma velocidade e ângulo específicos, em um padrão específico, contra um para-brisa de amostra. Os requisitos para a bola de gelo, a amostra de teste, o procedimento e a coleta de dados são especificados. A bola de gelo é fotografada em voo para verificar sua integridade. Os requisitos para o aparelho de amostra e o procedimento de teste são especificados, mas opções são permitidas. No entanto, as opções utilizadas devem ser demonstradas para resultar em uma bola de gelo do mesmo tamanho, consistência e velocidade que o aparelho e o procedimento especificados. Opções são permitidas nas seguintes áreas:

  • Material do molde para bola de gelo.
  • Lançador. Qualquer tipo de lançador é permitido, desde que a bola de gelo atinja o corpo de prova intacta e na velocidade correta. O uso de sabots, bem como o material e a geometria dos sabots, são opcionais.
  • Método para determinar a integridade da bola de gelo.
  • Medição da velocidade da bola de gelo, desde que os padrões de precisão sejam atendidos.
  • Dimensões da amostra de teste. As fornecidas são mínimas.
  • A segurança deve atender aos padrões de segurança da instalação de testes utilizada.

Este método de teste pode ser usado para determinar a resistência ao impacto de granizo de para-brisas para fins de aceitação, projeto, serviço ou pesquisa. Utilizando este método com o ângulo e a velocidade do para-brisa instalados em uma aeronave específica, é possível determinar tolerâncias de projeto, critérios e tolerâncias para o para-brisa daquele veículo.

As instalações e equipamentos necessários para este procedimento de teste incluem um estande de tiro adequado equipado com um molde para bolas de gelo, lançador, defletor de explosão, armadilha para sabot, sistema de medição de velocidade, suporte para amostra de teste e uma câmera com ou sem flash para verificar a integridade da bola de gelo. Os equipamentos auxiliares necessários para este teste incluem a amostra de teste, bolas de gelo, sabots e cartuchos de ignição.

O campo de tiro deve ser uma área fechada de pelo menos 3 m x 6 m para conter detritos voadores e manter afastado pessoal não autorizado.

O molde de esfera de gelo é composto por dois blocos de alumínio com cavidades hemisféricas e orifícios de ventilação para enchimento com água e para expansão da água durante o congelamento.

Uma variedade de lançadores são adequados, conforme especificado nesta norma. Além do canhão de pólvora descrito neste método de teste, laboratórios também utilizaram com sucesso lançadores de canhão de gás comprimido. Um exemplo de um lançador de canhão de pólvora é mostrado na figura e consiste em um cano, furo, tampão do cano e retenção. O cano deve ser feito de tubo de aço sem costura AISI 4130 de alta qualidade ou equivalente, recozido.

Em aplicações aeroespaciais, invólucros transparentes, como coberturas de aeronaves, janelas e outros componentes de vidro, são essenciais não apenas para a visibilidade, mas também para garantir a segurança estrutural. Esses invólucros devem suportar uma variedade de tensões ambientais. Uma das mais prejudiciais é o impacto de granizo em grandes altitudes ou velocidades. A norma ASTM F320 fornece uma estrutura de teste vital para avaliar a resistência dos plásticos transparentes usados ​​na aviação a impactos de granizo.

Esta norma estabelece um método laboratorial para simular e avaliar o desempenho de materiais plásticos transparentes utilizados em estruturas aeroespaciais contra o impacto de granizo. O objetivo é determinar a resistência ao impacto, a integridade e a durabilidade dos materiais em condições realistas.

Esta norma é particularmente importante para:

  • Janelas e coberturas da cabine da aeronave
  • Pára-brisas de helicóptero
  • Cúpulas transparentes, painéis de observação e radomos
  • Veículos aéreos não tripulados (VANTs) com lentes ou tampas de sensores

O método padrão ASTM F320 envolve procedimentos laboratoriais controlados que simulam condições reais de granizo. Os principais elementos do teste incluem:

  • Amostras de teste: Amostras plásticas transparentes, planas ou curvas, normalmente utilizadas em sistemas de envidraçamento aeroespacial. Os materiais incluem policarbonato, acrílico ou compósitos laminados.
  • Granizo simulado: Granizo artificial é feito de gelo e varia em tamanho e massa dependendo do cenário de teste. Os diâmetros comuns variam de 25 mm a 50 mm.
  • Velocidade de impacto: Granizo é projetado em amostras usando canhões de ar comprimido ou dispositivos similares para atingir a velocidade de impacto esperada na altitude e velocidade de cruzeiro. As velocidades podem variar de 30 a 120 m/s ou mais.
  • Critérios de avaliação: Após o impacto, o material é examinado para:
    • Fratura ou penetração
    • Delaminação ou rachadura
    • Perda de clareza óptica
    • Força residual

O teste pode ser repetido em vários locais ou em áreas diferentes para simular condições de tempestade de granizo.

A indústria aeroespacial exige materiais leves e altamente confiáveis ​​que operem em condições extremas. A norma ASTM F320 auxilia fabricantes e engenheiros a:

  • Seleção de materiais apropriados para gabinetes de aviação
  • Avaliação do desempenho de segurança em condições de granizo
  • Melhorando o design para durabilidade e durabilidade a longo prazo
  • Atender aos requisitos regulatórios e de certificação (por exemplo, FAA, EASA)

Em resumo, a norma ASTM F320 promove consistência, comparabilidade e repetibilidade na avaliação de resistência ao impacto. Esta norma é fundamental para garantir a segurança e a confiabilidade de invólucros aeroespaciais transparentes contra impactos de granizo. Ela auxilia no desenvolvimento de materiais e sistemas que protegem equipamentos e reduzem riscos em voo. À medida que os materiais aeroespaciais evoluem, esta norma continua a fornecer uma referência para o desempenho sob algumas das ameaças mais imprevisíveis da natureza.

Nossa organização, que há anos apoia empresas de todos os setores por meio de uma ampla gama de atividades de teste, medição, análise e avaliação, conta com uma equipe sólida que acompanha de perto os desenvolvimentos globais em ciência e tecnologia e se aprimora constantemente. Nesse contexto, também prestamos serviços de teste de acordo com o Método de Teste Padrão ASTM F320 para Resistência ao Impacto de Granizo em Invólucros Transparentes para Aviação.

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