ASTM F320 standardtestmetod för hagelmotståndskraft hos transparenta höljen för flyg- och rymdteknik

Standarden "ASTM F320 Standard Test Method for Hail Impact Resistance of Aerospace Clear Enclosures", utvecklad av American Society for Testing and Materials (ASTM), beskriver en testmetod för att bestämma slagtåligheten hos en genomskinlig enclosure för flyg- och rymdteknik (såsom vindruta, tak, fönster, linsskydd) under hagelstormförhållanden med hjälp av simulerade hagelkorn bestående av gjutna ispellets under strikt kontrollerade förhållanden. Detta test bör också användas för att uppfylla hageltest- eller prestandakrav som anges i design eller kontrakt.

För denna standards syften gäller följande termer och definitioner:

• Skada avser alla förändringar i en vindrutas visuella egenskaper eller integritet till följd av hagel, inklusive repor, sprickbildning, delaminering, sprickor, penetration eller splittring.
• Isboll är en frusen vattensfär med en fyllning som imiterar en naturlig hagelkorn i fråga om vikt, storlek och hårdhet.
• Islagsvinkeln avser vinkeln mellan isbollens flygbana och målets normal.
• En sabot är den plastbärare som används för att transportera isbollen nerför uppskjutningsröret. En typ av sabot består av en delad polykarbonatstång med en central hålighet för att hålla isbollen. Varje sabothalva är utformad för att säkerställa aerodynamisk separation från isbollen efter att den lämnat uppskjutningsröret.

Testmetoden innebär att man projicerar en serie isbollar av specificerade storlekar med en specificerad hastighet och vinkel, i ett specificerat mönster, mot en provvindruta. Krav för isbollen, testprovet, proceduren och datainsamlingen specificeras. Isbollen fotograferas under flygning för att verifiera dess integritet. Krav för en provapparat och testprocedur specificeras, men alternativ är tillåtna. Det måste dock visas att de alternativ som används resulterar i en isboll av samma storlek, konsistens och hastighet som den specificerade apparaten och proceduren. Alternativ är tillåtna inom följande områden:

• Material för isbollform.
• Utkastare. Alla typer av utkastare är tillåtna, så länge isbollen når testprovet intakt med rätt hastighet. Användning av sabotar och sabotens material och geometri är valfria.
• Metod för att bestämma isbollarnas integritet.
• Hastighetsmätning av isbollar så länge noggrannhetsstandarderna uppfylls.
• Mått på testprovet. De angivna är minimimått.
• Säkerheten måste uppfylla säkerhetsstandarderna för den testanläggning som används.

Denna testmetod kan användas för att bestämma vindrutors motståndskraft mot hagelslag för godkännande, design, service eller forskningsändamål. Genom att använda denna metod med vindrutans vinkel och hastighet installerad på ett specifikt flygplan kan designtillåtna värden, kriterier och toleranser för fordonets vindruta bestämmas.

De anläggningar och den utrustning som krävs för detta testförfarande inkluderar en lämplig skjutbana utrustad med en isbollsform, utskjutningsanordning, sprängdeflektor, sabotfälla, hastighetsmätningssystem, testprovhållare och en kamera med eller utan blixt för att verifiera isbollens integritet. Extrautrustning som krävs för detta test inkluderar testprovet, isbollar, sabotar och tändpatroner.

Skjutbanan måste vara ett slutet område på minst 3 m x 6 m för att hålla flygande skräp borta och obehörig personal.

Iskulformen är två aluminiumblock med halvklotformade håligheter och ventilationshål för påfyllning med vatten och för att vattnet ska kunna expandera under frysning.

En mängd olika utskjutningsanordningar är lämpliga enligt specificeringen i denna standard. Förutom krutpistolen som beskrivs i denna testmetod har laboratorier även framgångsrikt använt utskjutningsanordningar för tryckgaspistoler. Ett exempel på en krutpistolutskjutningsanordning visas i figuren och består av en pipa, ett hål, en pipplugg och en backventil. Pipan ska vara tillverkad av högkvalitativt sömlöst stålrör AISI 4130 eller motsvarande i glödgat tillstånd.

Inom flyg- och rymdtillämpningar är transparenta höljen som flygplanskanoner, fönster och andra glaskomponenter avgörande, inte bara för sikten utan även för att säkerställa strukturell säkerhet. Dessa höljen måste motstå en mängd olika miljöpåfrestningar. En av de mest skadliga är hagelpåverkan på hög höjd eller i höga hastigheter. ASTM F320-standarden ger ett viktigt testramverk för att utvärdera hur väl transparenta plaster som används inom flygindustrin kan motstå hagelpåverkan.

Denna standard fastställer en laboratoriemetod för att simulera och utvärdera prestandan hos transparenta plastmaterial som används i flyg- och rymdkonstruktioner mot påverkan av hagel. Målet är att bestämma materialens slagtålighet, integritet och hållbarhet under realistiska förhållanden.

Denna standard är särskilt viktig för:

• Flygplanets cockpitfönster och tak
• Helikoptervindrutor
• Transparenta kupoler, observationspaneler och radomer
• Obemannade luftfarkoster (UAV) med sensorlinser eller -skydd

ASTM F320-standardmetoden använder kontrollerade laboratorieprocedurer som efterliknar verkliga hagelförhållanden. Viktiga delar av testet inkluderar:

• Testprover: Plana eller böjda genomskinliga plastprover som vanligtvis används i glassystem för flyg- och rymdindustrin. Materialen inkluderar polykarbonat, akryl eller laminerade kompositer.
• Simulerade hagelkorn: Konstgjorda hagelkorn är gjorda av is och varierar i storlek och massa beroende på testscenariot. Vanliga diametrar varierar från 25 mm till 50 mm.
• Anslagshastighet: Hagelkorn projiceras på prover med hjälp av luftpistoler eller liknande anordningar för att uppnå den förväntade anslagshastigheten för hagel vid flyghöjd och flyghastighet. Hastigheterna kan variera från 30 till 120 m/s eller mer.
• Utvärderingskriterier: Efter påverkan undersöks materialet med avseende på:
  • Fraktur eller penetration
  • Delaminering eller sprickbildning
  • Förlust av optisk klarhet
  • Reststyrka

Testet kan upprepas på flera platser eller i olika områden för att simulera hagelstormförhållanden.

Flygindustrin kräver mycket tillförlitliga, lätta material som fungerar under extrema förhållanden. ASTM F320-standarden hjälper tillverkare och ingenjörer att:

• Val av lämpliga material för flygkapslingar
• Utvärdering av säkerhetsprestanda i hagelförhållanden
• Förbättrad design för hållbarhet och långsiktig hållbarhet
• Uppfylla myndighets- och certifieringskrav (t.ex. FAA, EASA)

Kort sagt främjar ASTM F320-standarden konsekvens, jämförbarhet och repeterbarhet vid bedömning av slagtålighet. Denna standard är en viktig standard för att säkerställa säkerheten och tillförlitligheten hos transparenta rymdhöljen mot hagelpåverkan. Den hjälper till att utveckla material och system som skyddar utrustning och minskar risker under flygning. I takt med att rymdmaterial utvecklas fortsätter denna standard att ge ett riktmärke för prestanda under några av naturens mer oförutsägbara hot.

Vår organisation, som i åratal har stöttat företag inom alla sektorer genom ett brett utbud av test-, mät-, analys- och utvärderingsaktiviteter, har ett starkt team av anställda som noggrant följer den globala utvecklingen inom vetenskap och teknik och ständigt förbättrar sig. I detta sammanhang tillhandahåller vi även testtjänster i enlighet med ASTM F320 Standard Test Method for Hail Impact Resistance of Aviation Transparent Enclosures.