Wir bieten u.a. auch folgende Prüfungen an:
Bei der Vereisung von Geräten (icing) wird der Effekt durch die Ausdehnung des Wassers bei Kälte genutzt, um die Widerstandsfähigkeit bei einer Vereisung zu prüfen.
Die Geräte werden entweder unter Normalatmosphäre vereist (Simulation von z. B. Regen bei Kälte) oder unter niedriger Atmosphäre, bzw. zyklisch, um ein „atmen“ des Prüflings zu simulieren.
Die Vereisungsdicken sind dabei von dem zu erzielenden Ziel abhängig. So lassen sich Schichtdicken von mehreren Zentimetern aufbauen, die ggf. Gehäuse beschädigen können, während bei der zyklischen Vereisung im Luftfahrtbereich das durchfliegen einer Wolke simuliert wird, die zyklisch eine Reifbildung mit kleinen Schichtdicken ausbildet.
Vereisungstest
Normen
- MIL-STD 810H Meth. 500
- MIL-STD 810H Meth. 521→ Fallstudie
- MIL-STD 810H Meth. 524
- NEMA 250 / UL50
- RTCA DO-160G Section 24→ Fallstudie
Vereisungstests gemäß RTCA/DO-160G Abschnitt 24
Betriebssicherheit von Avionik-Elektronik unter Vereisungsbedingungen
Die Herausforderung
Flugzeuge, die in großer Höhe fliegen, sind häufig Vereisungsbedingungen ausgesetzt, die durch unterkühlte Wassertropfen in Wolken verursacht werden. Wenn diese Tropfen auf die Oberflächen oder die Ausrüstung des Flugzeugs treffen, können sie schnell gefrieren und Eisschichten bilden.Vereisungsbedingungen können die Flugzeugausrüstung auf verschiedene Weise beeinträchtigen:
- Eisansammlung an Außenflächen
- Verstopfung von Anschlüssen oder Lüftungsöffnungen
- erhöhte mechanische Belastungen durch Eisansammlungen
- verminderte Wärmeableitung aufgrund isolierender Eisschichten
Um einen zuverlässigen Betrieb in solchen Umgebungen zu gewährleisten, müssen bordseitige Geräte eine Beständigkeit gegen Eisbildung und die Einwirkung von gefrierender Feuchtigkeit nachweisen. Die Umweltqualifizierung gemäß RTCA/DO-160G umfasst Verfahren zur Bewertung der Geräteleistung unter simulierten Vereisungsbedingungen.
Diese Fallstudie stellt die Vereisungsqualifizierungsprüfung eines versiegelten Avionik-Steuermoduls vor, das in einem Passagierflugzeugsystem verwendet wird.
Prüfling (DUT)
Bei dem getesteten Gerät handelte es sich um ein Avionik-Steuerelektronikmodul, das für die Steuerung von Hilfssystemen des Flugzeugs zuständig ist.Die Elektronik ist in einem versiegelten Aluminiumgehäuse untergebracht, das die internen Schaltkreise vor Umwelteinflüssen schützt und gleichzeitig für eine passive Wärmeableitung sorgt.
Wesentliche Merkmale des Prüflings:
Parameter
Beschreibung
Produkttyp
Avionik-Steuerelektronik
Anwendung
Systeme für Passagierflugzeuge
Gehäuse
Aluminiumgehäuse
Kühlkonzept
Passive Wärmeableitung
Steckverbinder
Rundsteckverbinder in Luftfahrtqualität
Prüfaufbau
Die Prüfungen wurden in einer kontrollierten Vereisungskammer durchgeführt, in der Minustemperaturen und Feuchtigkeitsbedingungen erzeugt werden können, die die Eisbildung begünstigen.Das Prüfobjekt wurde in einer repräsentativen Ausrichtung innerhalb der Kammer montiert. Bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt wurden Wassertropfen in die Kammer eingebracht, wodurch eine kontrollierte Eisbildung auf den Oberflächen der Geräte ermöglicht wurde.
Die Temperatur und die Betriebsparameter des Prüfobjekts wurden kontinuierlich überwacht.
Prüfbedingungen
Die Prüfungen wurden gemäß RTCA/DO-160G Abschnitt 24 – Vereisung durchgeführt.Zu den typischen Umgebungsparametern gehören:
Parameter
Typische Bedingung
Temperatur
Umgebungsbedingungen unter dem Gefrierpunkt
Feuchtigkeitsquelle
vernebelte Wassertropfen
Eisbildung
kontrollierte Ansammlung auf Oberflächen
Einwirkungsdauer
definierte Gefrierzyklen
Funktionsüberwachung
kontinuierlich oder periodisch
Prüfverfahren
Die Umweltqualifizierungsprüfung erfolgte gemäß dem in der Luft- und Raumfahrtnorm festgelegten Verfahren.- Prüfung vor der Vereisung
Vor der Vereisung wurde das Prüfobjekt folgenden Prüfungen unterzogen:- Sichtprüfung
- Überprüfung der mechanischen Unversehrtheit
- Funktionsprüfung der Elektrik
- Eisbildungsexposition
Das Prüfobjekt wurde in die Klimakammer gebracht, wo unter Gefriertemperaturbedingungen Wassertropfen eingebracht wurden.
An den Außenflächen des Geräts bildete sich allmählich Eis. - Funktionsüberwachung
Während der Einwirkungsdauer wurde das Prüfobjekt überwacht, um sicherzustellen, dass seine elektrische Funktionalität stabil blieb. - Auswertung nach dem Test
Nach Abschluss des Vereisungszyklus wurde das Prüfobjekt zur detaillierten Inspektion und Funktionsüberprüfung aus der Kammer entnommen.
Prüfung nach dem Test
Nach der Vereisung wurde das Prüfobjekt einer eingehenden Inspektion und Bewertung unterzogen.Die Inspektionsmaßnahmen umfassten:
- Beurteilung der mechanischen Unversehrtheit
- Überprüfung der Steckverbinderfunktionalität
- Prüfung der Gehäuseoberflächen
- Prüfung der elektrischen Leistung
Ergebnisse
Die Avionik-Steuereinheit hat die Vereisungsqualifizierungsprüfung erfolgreich bestanden.Wichtige Beobachtungen:
Bewertung
Ergebnis
Eisbildung
Auf Gehäuseoberflächen vorhanden
Mechanische Unversehrtheit
Keine Schäden festgestellt
Funktionalität der Anschlüsse
Unbeeinträchtigt
Interne Verunreinigung
Keine festgestellt
Elektrische Funktionsfähigkeit
Voll funktionsfähig/div>
Das Aluminiumgehäuse behielt seine strukturelle Stabilität bei, und die Elektronik blieb während des gesamten Tests funktionsfähig.
Fazit
Das getestete Avionik-Steuermodul hat die Vereisungsprüfung gemäß RTCA/DO-160G Abschnitt 24 erfolgreich bestanden.Der Test bestätigte, dass:
- Das Gehäuse widersteht Vereisung und Minustemperaturen
- Steckverbinder und Dichtungen bleiben funktionsfähig
- Elektronische Systeme gewährleisten auch unter Vereisungsbedingungen einen zuverlässigen Betrieb
Warum Vereisungstests wichtig sind
Vereisungsbedingungen stellen eine der größten Umweltbelastungen dar, denen Flugzeuge im Betrieb ausgesetzt sind.Die Umweltqualifizierung gemäß DO-160 hilft Herstellern dabei:
- die Leistungsfähigkeit der Ausrüstung unter Gefrierbedingungen zu validieren
- potenzielle Schwachstellen im Gehäusedesign aufzudecken
- die Zuverlässigkeit in Umgebungen mit kalten Temperaturen und in großer Höhe sicherzustellen
- die Zertifizierung von Bordsystemen zu unterstützen
Umweltqualifizierung gemäß MIL-STD-810H – Methode 521.4 (Vereisung / Eisregen)
einer externen Sensorhalterung für gepanzerte Fahrzeuge
Hintergrund
Gepanzerte Fahrzeuge, die in kalten Klimazonen, Bergregionen oder winterlichen Einsatzgebieten zum Einsatz kommen, können extremen Vereisungsbedingungen ausgesetzt sein. Eisregen und unterkühlte Wassertropfen können sich an den Außenbauteilen des Fahrzeugs ansammeln und Eisschichten bilden, die die Funktionsfähigkeit oder die mechanische Beweglichkeit beeinträchtigen können.Insbesondere externes Zubehör wie Sensorhalterungen, optische Geräte, Antennen und Halterungen für Zusatzausrüstung sind anfällig. Eisansammlungen können zu folgenden Problemen führen:
- Einschränkung der mechanischen Beweglichkeit
- Behinderung von Sensoren oder Optiken
- erhöhte strukturelle Belastungen
- Ausfall von Aktuatoren oder Befestigungsmechanismen
- Laserwarnsensoren
- Umgebungsüberwachungssensoren
- Antennen für taktische Kommunikation
Testziel
Ziel des Tests war es, die Betriebssicherheit einer Halterung für einen externen Sensor zu bewerten, wenn diese Eisregenbedingungen und anschließender Eisbildung ausgesetzt ist.Im Rahmen des Tests wurden folgende Aspekte untersucht:
- Bildung von Eisschichten auf freiliegenden Oberflächen
- mechanische Belastung durch Eisansammlung
- Fähigkeit des Systems, seine Funktionalität aufrechtzuerhalten
- strukturelle Integrität nach Vereisungs- und Auftauzyklen
Prüfling (DUT)
Ausrüstung:Externe Sensorhalterung für gepanzerte Fahrzeuge.
Anwendung:
Turmgestützte Sensorinstallation an einem Kampfpanzer.
Konstruktion:
Komponente
Beschreibung
Grundkonstruktion
Halterung aus Aluminiumlegierung
Befestigungsschnittstelle
Stahlverstärkungsplatte
Oberflächenschutz
Korrosionsschutzbeschichtung in Militärqualität
Bewegliches Element
Drehbarer Sensor-Einstellmechanismus
Abmessungen
260 × 180 × 140 mm
Versuchsaufbau
Die Tests wurden in einer klimatisierten Prüfkammer durchgeführt, in der Bedingungen für Eisregen erzeugt werden konnten.Unterkühlte Wassertropfen wurden auf das Testobjekt gesprüht, während in der Kammer Temperaturen unter dem Gefrierpunkt aufrechterhalten wurden. Dies ermöglichte die Bildung von Eisschichten, ähnlich denen, die in realen Wintersturmumgebungen auftreten.
Testbedingungen
Die Prüfungen erfolgten gemäß den in MIL-STD-810H, Methode 521.4, festgelegten Verfahren.Parameter
Wert
Umgebungstemperatur
−10 °C
Wassersprührate
ca. 25 mm/h Niederschlagsäquivalent
Einwirkungsdauer
90 Minuten
Ziel-Eisdicke
ca. 6–12 mm
Luftströmung
Simulierte Windbedingungen
Nach der Eisbildung wurde das Prüfobjekt einer Funktionsprüfung und einer strukturellen Bewertung unterzogen.
Prüfung nach dem Test
Nach der Exposition wurde das Prüfobjekt bewertet, um festzustellen, ob die Eisbildung seine Leistungsfähigkeit beeinträchtigt hatte.Die Inspektionsverfahren umfassten:
- Sichtprüfung der Eisansammlungsmuster
- Prüfung der mechanischen Belastung
- Funktionsprüfung der beweglichen Elemente
- Strukturelle Inspektion nach der Eisentfernung
Testergebnisse
Bewertungsparameter
Ergebnis
Eisansammlung
Gleichmäßige Oberflächeneisschicht gebildet
Strukturelle Verformung
Keine beobachtet
Bewegungsmechanismus
Nach Eisentfernung betriebsbereit
Beschichtungsintegrität
Keine Verschlechterung
Befestigungsfläche
Vollständig intakt
Technische Bewertung
Das System zeigte aufgrund mehrerer Konstruktionsmerkmale eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Vereisung:glatt beschichtete Oberflächen
Reduzierung der Eishaftung
strukturelle Verstärkung
Verhindern von Verformungen unter Eislasten
robuste Befestigungsschnittstellen
Aufrechterhaltung der mechanischen Stabilität
ausreichendes Drehmoment des Stellantriebs
Bewegungsfreiheit nach Eisbeseitigung
Fazit
Die getestete Sensorhalterung erfüllte erfolgreich die Anforderungen der MIL-STD-810H Methode 521.4 (Vereisung / Eisregen).Die Komponente behielt ihre strukturelle Integrität und Funktionsfähigkeit auch nach erheblicher Vereisung bei.
Die getestete Konstruktion eignet sich daher für den Einsatz in kalten Klimazonen und winterlichen Kampfumgebungen, in denen gefrierender Niederschlag und Eisbildung zu erwarten sind.
Marketing-Zusammenfassung
Zuverlässiger Betrieb auch unter extremen Vereisungsbedingungen.Die Umweltqualifizierung gemäß MIL-STD-810H Vereisung / Eisregen belegt, dass Komponenten von Militärfahrzeugen ihre strukturelle Stabilität und Einsatzbereitschaft auch nach Einwirkung von Eisregen und Eisansammlungen beibehalten.
Durch eine robuste mechanische Konstruktion und optimierten Oberflächenschutz können Hersteller eine zuverlässige Systemleistung in rauen winterlichen und arktischen Einsatzumgebungen gewährleisten.