2. Norme și standarde specifice

1 Cuprins

Acronyms

1. Introducere

2. Norme și standarde specifice

3. Condiții funcționale și de mediu (altitudine, temperatură, umiditate, vânt, ploaie, întuneric)

4. Testarea la sol

4.1. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare a tuturor componentelor individuale ale sistemului de zbor, hardware si software

4.1.1. Modelare și simulare

4.1.2. Testarea Sistemului de Integrare

4.2. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare a sistemului îmbarcat de transmisie informații (data link și control transfer)

4.3. Built in test și testarea automată

4.4. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare a sistemului de propulsie și a comenzilor acestuia

4.4.1. Propulsia

4.4.2. Testarea la sol a controlului navigației și a comportării aeronavei

4.5. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare a efectelor electromagnetice asupra sistemului UAS

4.6. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare a greutății și echilibrul sistemului UAS

5. Testarea în zbor

5.1. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru sistemele îmbarcate de comandă și control traiectorie

5.1.1. Piloții sau operatorii

5.1.2. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru comandă și controlul UAS

5.1.2.1. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru Ground Control Station

5.1.2.2. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru Ground Data Terminal

5.1.2.3. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru Air Data Terminal

5.1.2.4. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru Sistemul de Antene

5.3. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru instrumentația

5.4. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru calitățile de zbor ale aeronavei

5.5. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru eficiența aeronavei

5.6. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare de testare a

5.7. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru lansare si aterizare la punct fix

5.8. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare a interoperabilității UAS

Bibliografie

Acronyms

ACT Aircrew Coordination Training

ADT Air Data Terminal

ALSS Aircrew Life Support Systems

ATC Air Traffic Control

BIT Built In Test

CG Center of Gravity

CONOPS Concept of Operations

COTS Commercial Off The Shelf

DT Developmental Testing

EFIS Electronic Flight Information System

EMC Electro-Magnetic Compatibility

EMI Electro-Magnetic Interference

EMV Electro-Magnetic Vulnerability

EO Electro-Optical

FADEC Full Automatic Digital Engine Control

GCS Ground Control Station

GDT Ground Data Terminal

GPS Global Positioning System

HAE High Altitude Endurance

HCI Human Computer Interface

INS Inertial Navigation System

IR Infrared

JITC Joint Interoperability Testing Command

L/D Lift to Drag Ratio

MAE Medium Altitude Endurance

NAD North American Datum

NATO North Atlantic Treaty Organisation

NATOPS Naval Air Training and Operating Procedures Standardization

NBC Nuclear Biological Chemical

NAVAIRSYSCOM Naval Air Systems Command

NAVAIRINST Naval Air Systems Command Instruction

PC Personal Computer

PCM Pulse Coded Modulation

POL Petroleum Oil and Lubricants

RATO Rocket Assisted Take Off

RCC Range Commander’s Council

RF Radio Frequency

RPM Revolutions Per Minute

RTCA Radio Technical Commission for Aeronautics

SAS Stability Augmentation System

SIT System Integration Test

SOFT Safety Of Flight Test

STANAG Standardization Agreement

TECT Test and Experimentation Coordination Team

TV Television

UA Unmanned Aircraft

UAS Unmanned Aircraft System

UCAS Unmanned Combat Aircraft System

USAR UAS Airworthiness Requirements

UTM Universal Transverse Mercator

WGS World Geodetic System

1. Introducere

1. Introducere

Încă din momentul apariției lor, UAV și-au făcut datoria în colaborare cu diferite categorii de forțe armate (terestre, navale, aeriene, forțe speciale) în teatrele de operații din întreaga lume din acest secol. Dezvoltarea tehnologică exploziivă din ultima perioadă (apariția microprocesoarelor, microcontrolere etc.) au dus la o creștere exponețială a capacității și valorii lor, valoarea câștigată prin prevenirea de pierderii de vieți omenești (sau prizonier de război situații / ostatici) în timpul operațiunilor de periculoase, precum și capacitatea tot mai mare de a elimina posibilele ținte osile. În plus, această creștere tehnologică a îmbunătățit fiabilitatea sistemelor permițând utilizarea sistemelor tolerante la redundante și erorii.

Chiar dacă legiile aerodinamicii ce controlează zborul aeronavelor nu sunt influențate de prezența sau absența unui pilot uman, multe dintre practicile dezvoltate pentru colectarea datelor de la evenimente de testare în zbor pentru aeronave cu echipaj uman necesită modificări în abordare sau tehnici noi, atunci când este vorba de un UAS. Pilotul sau echipajul nu este la bord pentru a furniza date calitative privind comportarea aeronavei și a sistemelor informatice ale acesteia, să ofere date despre posibilele erori apărute. Separarea omului din avion prin utilizarea unei legături de date este una dintre principalele considerente ce trebuie luate în calcul atunci când se efectuează pentru testarea zborului unui UAV.

Datorită multitudinii de aeronave fără pilot apărute în ultimul timp, nu există o definiție atotcuprinzătoare a UAs dezvoltate sau aflate în curs de dezvoltare. Din acest motiv ele de obicei sunt clasificate în funcție de dimensiunea UAV – ului, mediul de operare, sau moduri de control al zborului.

Moduri de control al zborului: – Există trei moduri de bază de control al zorului pentru UAV –ului: controlul în viteză (viteză de deplasare pe orizontală, verticală, manevrabilitate), îmbunătățirea stabilității (autopilot) și autonomia operațiunilor.

Controlul vitezei: este modul de control de bază și prevede o legătură directă între cel mai de bază de moduri de control și este realizat de o legătură directă între dispozitivul de intrare (de obicei un joystick) și poziția suprafețelor de control al zborului.

Cu toate că acest mod de control este similar privind stabilitatea, controlul și manevrabilitatea cu cel al unui avion cu echipaj uman În timp ce acest mod oferă cele mai similitudinea de stabilitate cu echipaj uman avioane, control, precum și de testare a calității de manipulare, pilotul uman neaflându-se la bord nu poate avea un feedback real, din punctul lui de vedere.

Dacă acest mod de control se efectuează cu operatori umani, aceștia necesită abilități motorii și forme asociate ridicate. Din acest motiv, multe programe UAV evită utilizareai acestui mod pentru a reduce costurile de instruire al operatori. Acest mod de controlul al zborului se poate fi utiliza pentru micro și mini UAV, fie în modul intern sau extern. În timpul modului intern, operatorul se uita la filări sau instrumente în postul de control de la sol pentru a controla UAV iar în modul extern operatorul se uita la vehiculul aerian din afara postul de comandă la sol.

Metoda de îmbunătățire a stabilității: operatorul face intrări discrete asupra pilotului automat (altitudine, sau de indicare a vitezei dorite) și autopilotul sau sistemul de stabilizare (SAS – stability augmentation system) manipulează suprafețele de control al zborului pentru a atinge starea dorită. Un nivel mai scăzut de cunoaștere a situației și, prin urmare, rate mai mici de date pot fi suficientăpentru a da o stabilitate crescută.

Autonomia operațiunilor: UAV execută toate manevrele de zbor, în baza unui set de instrucțiuni încărcate pe vehicul aerian sau stocate în CS de la sol, înainte de zbor. Acest mod de control al zborului este de obicei susținute de modurile controlul vitezei și metoda de îmbunptățire a stabilității. Modificări în setul de instrucțiuni (sau planul de zbor pot fi de multe ori face în zbor prin încărcarea un nou set de instrucțiuni, adesea menționată ca dinamica replanificării (dynamic re-tasking).

În timp ce dimensiunea, mediul de operare, precum și modul de control pot caracteriza un UAV, ei nu sunt singurii factori în definirea cerințelor de încercare, sau chiar definirea sistemului ca întreg. Complexitatea sistemului este un factor-cheie în dezvoltarea unui plan de testare și care încorporează tehnicile de testare corespunzătoare. Factori cum ar fi lățime de banda pentru data link va ajuta la determinarea cerințelor de instrumentație. Sisteme de lansare și de recuperare necesită o atenție specială și poate varia de la un simplu sistem de decolare și aterizare la sisteme complexe ce necesită infrastructură În concluzie, testarea de zbor de UASs necesită considerații suplimentare de testare față de un vehicul aerian cu echipaj. Acest lucru se datorează nu numai faptului că trebuiesc tehnici speciale de evaluare, deoarece nu există nici un pilot la bord, dar, de asemenea, dar datorită compunerii diferite a unui UAV (Stații de control, software de sistem, sisteme de lansare și recuperare, data link, upload și alte sisteme conectate) trebuie să fie toate luate în considerare în procesul de testare pentru a obține un UAV adecvat și eficient.

Mărime – Multe dintre celelalte caracteristici de performanță sunt legate de greutatea UAV-urilor. De exemplu, odată cu creșterea în greutate va fi nevoie de mai multă forță de tracțiune, prin urmare, anvergura aripilor va crește iar tipul de propulsie ales va fi diferit. UAV-uri ușoare folosesc motoare electrice în primul rând, în timp ce UAV-urile super- grele folosesc de obicei motoare turbo.

UAV super- grele: sunt cele cu greutăți de decolare de peste 2 tone;

UAV grele: sunt cele care cântăresc între 200 și 2000 kg;

UAV de greutate medie: include greutăți de 50 kg până la 200 kg;

UAV ușoare: sunt cele între 5 și 50 kg;

micro UAV (MAV – Micro Air Vehicles): UAV sub 5 kg.

Un UAV micro, de obicei transporta camere video, senzori meteorologici, pointer laser. Aceste UAV pot avea anduranța de ordinul a 2 la 12 ore și sunt potrivite pentru misiuni, cum ar fi supravegherea, recunoaștere, evaluarea pagubelor în sau după luptă.

Celelalte tipuri de UAV sunt UAV tactice (Shadow 600, Global Hawk, Predator etc.) sunt UAV tactice și sunt destinate pentru a sprijini operațiunile la nivel Brigadă sau eșalon superior. Ei au de obicei capacitatea de a transporta 20-75 kg, cu o anduranță de la 4 la 12 ore. În plus față de misiunile descrise pentru UAS mici, sistemele tactice pot avea ca misiune, cum ar fi supravegherea îndelungată sau chiar de lansare de arme (rachete, bombe, muniție de artilerie etc.)

Clasificarea de funcție de înălțimea maximă de zbor

Mediul de operare – Medii de operare pentru anduranța UAV –urilor adesea împărțite în benzi de altitudine, cu platforme cu anduranță la altitudine medie echivalente cu unele avioane cu pilot, depășind de mai multe sute de kg greutate la decolare.

Înălțimea maximă de zbor, sau plafonul de zbor, este un alt factor de performanță prin care UAV-urile pot fi clasificate. Acest parametru este util pentru client deoarce poate alege un UAV care să răspundă nevoilor lor de altitudine. Unele UAV-uri, în situații militare, au nevoie de o vizibilitate redusă, pentru a evita să fie detectate și distruse de inamic, prin urmare, zborul la mare înălțime este o cerință importantă. De asemenea, pentru culegerea de imagini și recunoaștere aeriană este necesară o altitudine mare pentru a obține aceste imagini de pe suprafață cât mai mare de teren.

UAV- uri de altitudine joasă: este orice UAV care zboară până la 1000m. Aceste vehicule aeriene fără pilot sunt în general micro UAV-uri.

UAV- uri de altitudine medie: este categoria de vehicule aeriene fără pilot, cu o altitudine maximă între 1000m și 10000m. Cea mai mare parte de vehicule aeriene fără pilot se încadrează în această categorie;

UAV- uri de mare altitudine: sunt vehicule aeriene fărAV grele: sunt cele care cântăresc între 200 și 2000 kg;

UAV de greutate medie: include greutăți de 50 kg până la 200 kg;

UAV ușoare: sunt cele între 5 și 50 kg;

micro UAV (MAV – Micro Air Vehicles): UAV sub 5 kg.

Un UAV micro, de obicei transporta camere video, senzori meteorologici, pointer laser. Aceste UAV pot avea anduranța de ordinul a 2 la 12 ore și sunt potrivite pentru misiuni, cum ar fi supravegherea, recunoaștere, evaluarea pagubelor în sau după luptă.

Celelalte tipuri de UAV sunt UAV tactice (Shadow 600, Global Hawk, Predator etc.) sunt UAV tactice și sunt destinate pentru a sprijini operațiunile la nivel Brigadă sau eșalon superior. Ei au de obicei capacitatea de a transporta 20-75 kg, cu o anduranță de la 4 la 12 ore. În plus față de misiunile descrise pentru UAS mici, sistemele tactice pot avea ca misiune, cum ar fi supravegherea îndelungată sau chiar de lansare de arme (rachete, bombe, muniție de artilerie etc.)

Clasificarea de funcție de înălțimea maximă de zbor

Mediul de operare – Medii de operare pentru anduranța UAV –urilor adesea împărțite în benzi de altitudine, cu platforme cu anduranță la altitudine medie echivalente cu unele avioane cu pilot, depășind de mai multe sute de kg greutate la decolare.

Înălțimea maximă de zbor, sau plafonul de zbor, este un alt factor de performanță prin care UAV-urile pot fi clasificate. Acest parametru este util pentru client deoarce poate alege un UAV care să răspundă nevoilor lor de altitudine. Unele UAV-uri, în situații militare, au nevoie de o vizibilitate redusă, pentru a evita să fie detectate și distruse de inamic, prin urmare, zborul la mare înălțime este o cerință importantă. De asemenea, pentru culegerea de imagini și recunoaștere aeriană este necesară o altitudine mare pentru a obține aceste imagini de pe suprafață cât mai mare de teren.

UAV- uri de altitudine joasă: este orice UAV care zboară până la 1000m. Aceste vehicule aeriene fără pilot sunt în general micro UAV-uri.

UAV- uri de altitudine medie: este categoria de vehicule aeriene fără pilot, cu o altitudine maximă între 1000m și 10000m. Cea mai mare parte de vehicule aeriene fără pilot se încadrează în această categorie;

UAV- uri de mare altitudine: sunt vehicule aeriene fără pilot care pot zbura peste 10000m.

Datorită acestor clasificări complexe a acestor sisteme practic în funcție de rolul și misiunile pe care le va îndeplini UAS se dictează sistemele de comandă și control.

2. Norme și standarde specifice

3. Condiții funcționale și de mediu (altitudine, temperatură, umiditate, vânt, ploaie, întuneric)

3. Condiții funcționale și de mediu (altitudine, temperatură, umiditate, vânt, ploaie, întuneric)

Una din principalele probleme atunci când se efectuează testele de încercare pentru UAS sunt condițiile funcționale și de mediu. UAS zboară atât pe vreme caldă cât și rece, soare, ploaie sau nori zi sau noapte. Aceste probleme țin de meteorologia aeronautică.

METEOROLOGIE AERONAUTICĂ: Se definește meteorologia aeronautică ca fiind ramură a geofizicii care se ocupă cu studiul proprietăților atmosferei și cu fenomenele care au loc în aceasta.

Meteorologia aeronautică prezintă o importanță deosebită pentru zborul oricăror aeronave deoarece acesta este este strâns legat de evoluția fenomenelor meteorologice.

Atmosfera: provine din greacă (atmos=ceață, abur și sfaira = sferă), este învelișul gazos ce înconjoară planeta. Forma atmosfera planetei este gazoasă, fiind compusă din aer, dar conține în cantitate foarte mica și substanțe solide și lichide fin divizate. Atmosfera este formata dintr-un amestec de gaze, in mare parte din N (78%) și O (21%). Acel 1% ramas este format din Ar (0.94%), CO2 (0.04%), He, Ne, CO, O3. Atmosfera mai contine și poluanți, cum ar fi unele gaze toxice, cenușa vulcanică, fum , praf etc. Deși înălțimea maximă a atmosferei este de 2500 Km, pentru zboruri se consideră înălțimea de până la 800 Km. De la această înalțime în sus, stratul de aer este foarte rar, nemaiputând alcătui un mediu de zbor aerian. Masa atmosferei este de cca , constituită din mai multe straturi, fiecare dintre acestea terminându-se cu o zonă de așa-numită „pauză”:

Clasificarea atmosferei ce interezează în aviație este după înălțime și poate fi împărțită astfel:

Troposfera;

Stratosfera;

Mezosfera;

Termosfera (ionosferă);

Exosfera.

Pentru zborurile UAS ne interesează doar troposfera, deoarece în această zonă se petrec toate fenomenele meteorologice ce influențează zborurile.

Troposfera se caracterizează prin existența mișcările advective (mișcărilor orizontale ale aerului) și mișcările convective (verticale ale aerului) și prin faptul că are aproape toată cantitatea de umezeală sub formă gazoasă, lichidă și solidă din întreaga atmosferă.[1, 2, 3, 4]

Tabel nr. 1: Clasificarea atmosferei în funcție de înălțime [1]

În aviație atmosfera standard este reglementata de ISO /76 sau ICAO precum si STANAG 4082 Atmosfera Standard ISA (International Standard Atmosphere).

Definiție Atmosferă Standard: ISA reprezintă atmosferă ideală (compoziție omogenă și aer perfect uscat) în care sunt stabilite distribuțiiIe verticale ale temperaturii, presiunii și densității aerului. Fluidul este considerat în echilibru hidrostatic[4].

Tabel nr.2 Atmosfera standard [4]

(ºC) Pressiune Hpa Densitate (kg/m3)

Așa cum se știe factorii atmosferici influențează foarte mult zborul unei aeronave. Se definesc următorii factorii atmosferici:

1. Densitatea aerului: așa cum se stie pe măsură ce aerul devine mai rarefiat (densitate scăzută), scade performanțele de zbor a unui UAS, astfel: elicea nu mai are forță acest lucru influențând tracțiunea avionului, puterea motorului, deoarece acesta absoarbe mai puțin aer necesar în procesul de ardere. Forța care se exercită asupra aripii este mai mica cu cât aerul este mai puțin dens acest lucru afectînd portanța UAS.

În funcție de altitudinea de zbor, în condiții de atmosferă standard, aerul este caracterizat de o densitate și o presiune caracteristică. Din acest motiv atunci când se vor defini și calcula performanțele unui UAS se va ține cont de caracteristiciile aerului (densitate și o presiune caracteristică) la acel nivel [2, 3].

2. Temperatura aerului: se definește temperatura ca fiind un parametru fundamental de stare care caracterizează starea termică a unui corp.

Efectul temperaturii asupra densității aerului: dacă crește temperatura aerului acestuia îi scade densitatea și invers, dacă scade temperatura aerului atunci acestuia îi crește densitatea. Deci, densitatea aerului este invers proporțională cu temperature, pentru o presiune constantă.

În atmosferă, atât temperatura cât și presiunea scad o dată cu creșterea altitudinii și au efecte diferite asupra densității. Se știe faptul că în cazul în care temperatura este mai mica decît temperature standard altitudinea este mai mica decât cea indicată de altimetru. și invers.

Cu ajutorul baloanelor baloanelor meteorologice se determinarea variațiilor de temperatură (sondajelor de temperature – funcție de înălțime).

Fig.1. Efectul pe care il are temperature, neconformă standardului asupra altimetrului

Temperatura se măsoară cu ajutorul termometrului, care pot fi cu mercur sau cu alcool.

Tot ceea ce se petrece în atmosferă sau la suprafața pământului, toate schimbările de căldura, se fac prin următoarele procedee:

radiație- este încălzirea care se realizează cu ajutorul razelor solare. Această încălzire este însă foarte mică – dar nu neglijabilă.;

conducție – este încălzirea care se face prin contact direct al aerului cu un corp cald;

convecție – este încălzirea se face prin mișcarea curenților pe verticală;

advecție – este încălzirea se face datorită mișcărilor pe orizontală a aerului (vântul).

Gradient termic: Se definește gradientul termic ca fiind scăderea temperaturii la 100 m.

În troposferă există o tendință generală de scădere a temperaturii cu înălțimea. este de, dar există și alte situații, accidentale și de scurtă durată, ale temperaturii în funcție funcție de înălțime:

strat de izotermie termică – temperatura ramâne constantă cu creșterea înălțimii;

strat de inversie termică – temperatura crește cu creșterea înălțimii [2, 3, 4, 5]

3. Presiunea atmosferică: Așa cum se știe presiunea atmosferică este un factor ce influențează foarte mult schimbarea vremii, ajută la portanță și acționează asupra unor instrumente de zbor (altimetru, variometru, etc.).

Efectul presiunii asupra densității aerului: Datorită faptului că atmosfera este în formă gazoasă, atunci când este comprimat sub acțiunea unei presiuni, o cantitate mai mare de aer va ocupa un volum dat deci densitatea aerului va crește, iar dacă presiunea scade aerul se rarefiază pentru a ocupa un spațiu mai mare, deci densitatea scade. De unde rezultă că densitatea atemosferei este direct proporțională cu presiunea acesteia. Acestea se întâmpla la o temperatură constantă.

Presiunea atmosferică se definește ca fiind forta exercitata de aerul atmosferic pe unitatea de suprafata

unde:

greutatea coloanei de aer;

suprafata de calcul.

Instrumentul cu ajutorul căruia se măsoară presiunea atmosferică este barometrul.

Presiunea atmosferică poate fi exprimată în mai multe unități de măsură, cel mai adesea în milimetri coloană de mercur (torr), dar și în kiloPascali sau atmosphere [2, 3, 4].

OACI (Organizația Aviației Civile Internaționale) a stabilit la nivel internațional un standard al atmosferei. Orice temperatură sau presiune care diferă de cea standard se numește temperatură și presiune “nonstandard”. Din moment ce performanța avioanelor este comparată și evaluată luând în considerare atmosfera standard, toate instrumentele sunt calibrate pentru acest tip de atmosferă.

Tabel nr. 1: Tabel cu Atmosfera Standard

După cum putem vedea în tabel, pentru fiecare altitudine avem o presiune caracteristică, aceasta este importantă pentru a determina performanțele unui avion, dar și pentru atribuirea nivelurilor de zbor. Altimetrul este un barometru calibrat să indice altitudinea în atmosfera standard. Altitudinea indicată de acesta este dată de presiunea altitudinii la respectivul nivel de zbor.

Izobarele – sunt liniile ce unesc punctele cu aceeași presiune atmosferică, iar cu ajutorul acestora se realizează distribuția presiunii atmosferice pe suprafața (hărțile meteorologice).

Ciclonul – este o formă barică caracteristică prin descreșterea presiunii către centrul sistemului, ce se mai numește centru de minimă presiune . Izobara exterioară de referință este, de obicei, 1010 mb. Vântul are o mișcare de la exterior spre centru și invers acelor de ceasornic (pentru emisfera noastră).

Anticiclonul – se definește ca un cîmp de înaltă presiune limitat de izobare închise de formă aproape eliptică sau circulară, unde presiunea crește de la periferie spre centru. În anticiclon vântul bate de la centru spre exterior în sensul acelor de ceasornic rotindu-se totodată în jurul său. De obicei, anticiclonul determină un timp cu nebulozitate redusă, călduros vara și rece iarna.[2, 6]

3. Umezeala aerului: Așa cum se știe umiditatea aerului are efect asupra densității aerului, în realitate neexistând aer complet uscat. În cantitate mica vapori de apă nu influențează foarte mult zborul unui UAS, dar în anumite condiții umiditatea poate deveni un factor foarte important în performanțele unei aeronave. Vaporii de apă sunt mai ușori ca aerul rezultând că aerul umed este mai ușor decât aerul uscat. Prin urmare, pe creșterea conținutul de vapori de apă în aer duce la o scădere a densității acestuia.

Față de presiune și temperature, umiditatea nu este considerată un factor important în calcularea densității altitudinii și performanțelor unui avion, dar contribuie și ea.

În aviație, umiditatea se măsoară cu ajutorul higrometrului (fir de păr blond degresat).

În atmosferă apa poate fi găsită în toate cele trei forme: gazoasă, lichidă și solidă – cauzate de fenomenul de evaporare, condensare, înghețare –fenomene permanente ce se produc în troposferă. Conținutul în apă al atmosferei nu este constant peste tot și este și în funcție de evaporarea apelor de suprafață. Evaporarea are loc până ce aerul devine saturat; adică el conține cantitatea maximă de vapori (surplusul condensandu-se).

Procesul de evaporare este funcție de de temperatură (temperatura mare conduce la o cantitate de vapori mare).

Fenomenele atmosferice care apar legate de umezeala aerului sunt ceața și norii [2, 3, 4]

MIȘCĂRI ALE ATMOSFEREI

Masa de aer atmosferic nu este niciodată în repaus, fiind agitată în permanență de mișcări diverse pe orizontală și pe verticală.

Mișcările pe verticală sunt:

-ascendente;

-descendente.

Acestea, în cea mai mare parte a lor, iau naștere datorită varietăților foarte mari ale solului terestru (zone care se încălzesc mai repede sau mai încet, mai mult sau mai puțin).

Ascendentele și descendentele apar ca urmare a:

-diferențelor de căldură specifică a diferitelor zone de pe sol;

-albedoului diferit al solului (raportul diferit dintre cantitatea de căldură primită și cea reflectată);

-cantității de umezeală variabilă în sol;

-tipul vegetației și starea de coacere;

-culorii diferite a solului;

-textura solului (accidentat sau neted).

Mișcarea pe orizontală a unei mase de aer se numește vânt. Se caracterizează prin direcție și intensitate.

Direcția vântului se stabileste cu ajutorul giruetei, iar viteza cu ajutorul anemometrului. Pe aerodromuri cel mai des folosită în aceste scopuri este mâneca de vânt.

Pentru aviație, este necesară cunoașterea direcției și intensității vântului, nu numai la suprafața solului, ci și la înălțime. Pentru aceasta cu ajutorul baloanelor meteorlogice se fac sondaje aerologice pentru diferite altitudini.

Din definiție, ne așteptăm ca vântul să fie dirijat dinspre presiunile înalte spre cele joase. Așa sar intampla dacă globul terestru ar fi imobil – rotația lui însă, introduce forțe de inerție (Forța CORIOLIS ) și mișcarea se va modifica. De asemenea, apar forțe de frecare care și ele schimbă direcția vântului. In final direcția vântului va fi o rezultantă dată de acești factori perturbatori.

În funcție de structură, vom avea: vânt turbulent și vânt laminar.

Vânt laminar: vântul are o mișcare uniformă, atât în viteză cât și direcție, scurgerea aerului făcându-se în straturi paralele.

Vânt turbulent: vântul întâlnește obstacole având variații în ceea ce privește direcția și intensitatea

Rafale: vântul poate prezenta creșteri bruște de viteză sau salturi .

* Vînturi periodice și regulate: din observații și studii s-a văzut, că, în anumite zone ale globului , vîntul are un caracter permanent și regulat. Astfel în zonele dintre ecuator și tropice, suflă alizeele.În zona asiatică și oceanul Indian se produc vînturi sezoniere numite musoni.

*Vînturi locale: sunt produse datorită configurației solului, ce determină încălziri diferite.

Ex.:- brizele marine, – briza de munte -efectul de fohn(vîntul cald și uscat care coboară pe panta unui munte) undele orografice

NORII

Reprezintă suspensii de apă în atmosferă sub diferite stări (picături foarte fine, cristale de gheață, apă suprarăcită, etc.). Culoarea și strălucirea norilor sunt date de difuzia razelor solare sau de lună.

Un nor este tot timpul într-o continuă transformare. O parte din particole se evaporă, altele formează precipitații, sub formă de ploaie sau ninsoare, în timp ce altele se transformă în cristale de gheață sau grindină.

Un nor este produsul condensării vaporilor de apă existenți în atmosferă.

*Condițiile necesare formării norilor

-existența unui proces de răcire: -datorită mișcării forțate a aerului pe diferiți versanți;

-datorită urcării forțate pe pantele fronturilor;

-existența mișcărilor convective ale aerului (ascendente).

*Clasificarea norilor

In aviație se disting 10 tipuri de nori:

-Stratus (St);

-Stratocumulus (Sc);

-Cumulus (Cu);

-Cumulonimbus (Cb);

-Altocumulus (Ac);

-Altostratus (As);

-Nimbostratus (Ns);

-Cirostratus (Cs);

-Cirocumulus (Cc);

-Cirus (Ci).

Norii Cumulus și Cumulonimbus, sunt nori cu mare extindere pe verticală. Au baza în etajul inferior, iar vârful în mijlociu sau superior.

Nebulozitatea este fracțiunea de cer acoperită de nori sau cantitatea de nori vizibilă de la sol. Se dă în optimi.

Există:

nebulozitate totală, când cerul este acoperit în întregime de nori ( 8 /8 ).

nebulozitate parțială, când cerul nu este acoperit în întregime de nori

Plafonul reprezintă înălțimea bazei norilor la verticala locului.

Orajele: Unul dintre pericolele pentru navigația aeriană sunt și norii cumulonimbus (Cb), care sunt denumiți și complexe orajoase.

a) Condiții de formare:

-instabilitate într-un strat de grosime apreciabilă pe mai multe mii de metri.

-o cantitate de umezeală adecvată, în troposfera inferioară, precum și un proces care ar produce saturația.

-energia necesară ascendenței particulei de aer de la sol.

Orajele care se formează în aceeași masă de aer au la bază cauza termică, încălzirea neuniformă a scoarței terestre și a aerului umed care se ridică de la sol rapid, răcindu-se în altitudine. Ele se produc, în general, după-amiaza și de regulă vara. Cele care se formează deasupra oceanelor au intensitate maximă noaptea. Orajele în aceeași masă de aer se produc și atunci când aerul umed și instabil este ridicat deasupra unui vârf sau generalizate deasupra lanțului muntos.

Orajele frontale se produc frecvent în fronturile reci, dar se pot întâlni și însoțind frontul cald.

În cadrul frontului cald, orajele se produc atunci când aerul cald, instabil, se ridică deasupra aerului rece care se retrage. Sunt mai puțin frecvente decât orajele frontului rece. În cadrul frontului rece se produc oraje atunci când o masă de aer rece pătrunde într-o masă de aer instabil și mai cald, care este silit să urce rapid pe panta aerului rece. Norii Cb astfel formați se întind pe sute de km lungime și pe câteva zeci de km lățime, cu spații largi, mai puțin turbulente între celulele orajoase. În aceeași masă de aer, orajele au dezvoltarea maximă vara, și depind de mărimea instabilității și de grosimea stratului atmosferic instabil.

b) Fenomenele orajoase au 3 stadii de dezvoltare:

-stadiul de evoluție (stadiul de cumulus), în care predomină curenții ascendenți.

-stadiul de maturitate în care norul Cb apare mult dezvoltat. Picăturile de apă devin destul de mari încât încep să cadă sub formă de precipitații. Așa apar curenții descendenți care ating solul, dând răcire și rafale ale vântului.

-stadiul de disipare apare când curentul ascendent devine descendent, iar precipitațiile diminuează, și, desigur, și viteza descendenței. Vârful norilor se aplatizează luând formă de nicovală.

c)Efectele asupra avionului la zborul în fenomene orajoase

*Efectele turbulenței: rafalele impun avionului variații bruște ale portanței, care duc la modificări în starea sa, datorită urcărilor și coborârilor foarte frecvente. Viteza curenților verticali este diferită în interiorul norului. Aceasta poate depăși 30 m/s dând turbulență 7

puternică. Avionul care pătrunde în turbulență suferă un impact a cărei violență este cu atât mai mare cu cât:

viteza aerului este mai mare și în rafale

avionul zboară mai repede

avionul este mai mare

Se poate ajunge în cazul unor eforturi asimetrice (vânt de forfecare) la o solicitare a celulei care să depășească local rezistența sa și să ducă la ruperea ei.

*Efectele givrajului: picăturile de apă suprarăcită se întâlnesc în toate formele în interiorul Cbului. Astfel, picăturile de apă suprarăcită în stare lichidă, la trecerea unui avion prin aceasta, se preling pe avion și apoi îngheață. Căderile fiind rapide, până la înghețarea primului set de picături, cad și altele care înghețând dau givrajul sticlos. La trecerea unui avion prin zona cristalelor fine de gheață, apare givrajul opac sau a celui mixt. Givrajul duce la înrăutățirea portanței avionului, la scăderea puterii motorului, deci implicit și la scăderea vitezei de înaintare, etc.

*Efectele grindinei: printre precipitațiile care cad din norii Cb. Sub formă de averse, grindina este cea mai periculoasă. Granulele mici de grindină provoacă avarii, iar cele mari pot sparge parbrizul, pot smulge mijloacele degivratoare, pot îndoi nervurile radiatorului, etc.

Pericolul căderii grindinei cu diametrul mai mare apare atunci când norii au o dezvoltare excesivă pe verticală ceea ce îi face să apară foarte întunecoși. Cu cât intensitatea curentului ascendent este mai mare, cu atât este în stare să mențină, în aer, grindina cu diametrul mai mare.

*Efectele descărcărilor electrice: descărcările electrice au loc în interiorul norului Cb. între două puncte, atunci când diferența de potențial electric atinge o anumită valoare. Intensitatea câmpului electric într-un nor orajos este de ordinul a 100 000 volți, dar în unele locuri ale norului, intensitatea poate atinge un milion de volți. Descărcările electrice pot avea loc în cadrul acelorași nori, între doi nori, sau între un nor și pământ. Descărcările electrice se manifestă prin fulgere și tunete, care se produc simultan, iar noi le percepem decalat datorită vitezei diferite de propagare a luminii (viteza luminii = aproximativ 300.000 Km/s) față de viteza de propagare a sunetului (viteza sunetului în aer = 340 m/s). Izbucnirea strălucitoare a fulgerului și zgomotul descărcărilor electrice pot fi alarmante pentru ocupanții unui avion, existând pericolul pierderii controlului avionului. De asemenea poate fi afectată aparatura de radionavigație. Într-un nor avionul poate fi afectat și de electricitatea statică ceea ce se întâmplă atunci când există diferență de potențial între aeronavă și mediul ambiant, care depășește o anumită valoare.

Fenomenul este pus în evidență de bruiajul radio la frecvețe medii și lungi și de apariția fenomenului vizibil “Focul Sf. Elui”.

*Precipitațiile atmosferice : sunt alte fenomene ce pot periclita siguranța zborului. Pot fi:

ploaia,

-lapovița

-zăpada,

-burnița,

-măzărichea,

-grindina,

-aversa.

GIVRAJUL: Se definește givrajul ca depunerea gheții pe anumite porțiuni a unei aeronave. Givrajul poate afecta: bordul de atac al aripilor, elicele, parbrizul, antenele radio și radar, tubul Pitot, carburatorul sau reactorul.Givrajul afectează aeronavele prin:

reducerea coeficientului aerodinamic al avionului

reducerea portanței

creșterea vitezei de angajare

creșterea consumului de carburant

reducerea posibilităților de manevrare.

Deși orice avion este prevăzut cu echipament de degivrare, totuși trebuie să se evite zborul în condiții de givraj.

Tipuri de givraj:

givrajul transparent este o depunere de gheață dură, netedă, compactă, transparentă și foarte aderentă la părțile exterioare ale avionului. Se formează la trecerea avionului prin nori Ns, Cb sau în zonele cu temperaturi între 0ºC și 15ºC.

givrajul opac este o depunere albă, mai puțin densă și mai puțin aderentă față de avion, deci se poate desprinde mai ușor de acesta. Se formează la temperaturi mai scăzute decât givrajul transparent.

depuneri sub formă de conglomerate (givraj mixt) este o combinație de gheață opacă și transparentă. Gvrajul mixt dă depuneri neregulate, depunându-se sub formă de jgheab. Din această cauză este deosebit de periculos pentru zbor.

VIZIBILITATEA

1. Distanța la care obiectele (reperele) se pot distinge clar, fără intervenția unei surse luminoase, este denumită vizibilitate meteorologică.

2. Fenomenele care reduc vizibilitatea se grupează în:

Litometeori: fumul, pâcla, praful și nisipul în suspensie, precum și transportul de praf sau nisip (furtuna).

Hidrometeori: ceața, aerul cețos, precipitațiile sub formă de averse, burnița și transporturile de zăpadă.

Vom prezenta mai jos câteva din aceste fenomene:

a)Pâcla – este suspensia din atmosferă a unor particule litosferice uscate, extrem de mici, care dau aerului un aspect opalescent. Uneori, există și picături fine de apă care dau smog-ul.

b)Aer cețos – este fenomenul în care vizibilitatea scade între 1 km și 10 km datorită picăturilor mici de apă sau, uneori, de gheață.

c)Ceață – este fenomenul în care vizibilitatea scade sub 1 km datorită picăturilor mici de apă sau cristale de gheață aflate în suspensie. Ceața poate fi:

– foarte densă – când vizibilitatea este între 0 și 50 m

– densă – când vizibilitatea este între 50 și 200 m

– moderată – când vizibilitatea este între 200 și 500 m

– slabă – când vizibilitatea este între 500 și 1 km

Factorii care favorizează apariția ceții sunt: scăderea temperaturii și creșterea umezelii aerului, ceea ce duce la atingerea saturației și, deci, la condensarea vaporilor de apă.

Clasificarea genetică a ceții:

1) Prin răcirea aerului se formează următoarele tipuri de ceață:

– de radiație – care se formează în condiții de:

• aer senin (care favorizează răcirea nocturnă)

• stabilitate atmosferică(umezeală ajunsă la saturație)

• vânt slab 2-3 m/s

Ceața de radiație se formează sau se accentuează la minima termică a zilei și dispare prin evaporare odată cu creșterea insolației.

-de advecție – care se formează când are loc un transport de aer cald și umed peste o suprafață mai rece, cu vânt peste 4 m/s.

-adevectivo-radiativă – formată din combinarea factorilor de mai sus. Este o ceață groasă, densă și persistentă, care poate dura mai multe zile.

-de pantă – ceața care se formează prin răcirea aerului care se ridică de-a lungul unei pante, în condiții de atmosferă stabilă.

2) Prin creșterea umezelii aerului se formează:

-ceața frontală – care însoțește fronturile calde sau ocluse

-ceață de evaporație – formată prin evaporarea de pe o suprafață de apă mai caldă decât aerul înconjurător. Se formează noaptea sau în zorii zilei când apa este mai caldă decât aerul înconjurător. De multe ori invadează uscatul.

FRONTURILE ATMOSFERICE

Fronturile pot fi:

-calde

-reci

-ocluse

Regiunea care separă cele două mase de aer (cald și rece) este subțire și poate fi considerată ca o suprafață de contact numită și suprafață frontală.

Linia sau banda de sol (intersecția suprafeței frontale cu solul) a suprafeței frontale se numește front.

Pentru a se forma un front este necesar, pe lângă diferența de temperatură dintre doua mase de aer și o forță dinamică care să producă contactul dintre ele.

*Frontul cald – Este cel în care, aerul cald în deplasare îl înlocuiește pe cel rece.

Suprafața frontală dintre cele doua mase de aer are o pantă de ordinul 1/200-1/1000.

Caracteristic acestui front este:

-Apariția mai întâi a norilor Ci apoi în ordine: Cs, As, Ns. (Acest lucru se întâmplă când avem de-a face cu o zona depresionară tipică. Dacă zona este în destrămare, atunci pe cer apar Ac.

-Din As, Ns și Ac cad, de regulă, precipitații continue, banda de precipitații întinzandu-se între 80-300 Km.

-Temperatura în urma frontului este cu cel puțin 20 mai mare.

-Presiunea scade înaintea frontului și scade ușor sau rămâne staționară în urma

*Frontul rece – Reprezintă fenomenul prin care aerul rece, în deplasare, îl înlocuiește pe cel cald.

Panta suprafeței frontale dintre cele două mase de aer este de ordinul 1/10 – 1/200.

Caracteristic acestui front este faptul că norii care-l însoțesc sunt de obicei instabili (Cc, Ac, Cu, Cb).

După tipul de sistem noros, precipitațiile pot fi continue – când aerul din față este stabil – dar cel mai frecvent, sub formă de averse când aerul din față este instabil. Banda de precipitații este de cca. 70 Km.

Presiunea scade înainte și crește după trecerea frontului. Vântul își schimbă direcția după trecerea lui. În fața acestui front există zone cu ascendențe puternice, ce pornesc de la sol și ajung până la 2000 – 3000 m. Acestea sunt marcate de un val de Cu sau Cb aflați într-o agitație permanentă.

*Frontul oclus

Datorită vitezei de deplasare diferită (frontul rece se deplasează cu viteză mult mai mare față de frontul cald), în partea centrală sau, mai des, în sectorul posterior depresiunii, frontul rece se va uni cu cel cald. Din această joncțiune va lua naștere frontul oclus în care aerul cald existent între cele două fronturi principale va fi aruncat în altitudine, iar la sol se va produce contopirea celor două mase de aer rece (din fața frontului cald și din spatele frontului rece).

Dacă aerul din fața frontului cald este mai rece decât cel din spatele frontului rece va lua naștere frontul oclus cu caracter de front cald, caracterizat prin prezența norilor stratiformi și cumuliformi care acoperă cerul pe vaste întinderi și dau precipitații de lungă durată care iau și caracter de ploi torențiale.

Dacă aerul din fața frontului este mai cald decât aerul din spatele frontului rece, va lua naștere frontul oclus cu caracter de front rece. Și în acest caz nebulozitatea este mare, dar pe lângă norii stratiformi apar nori Cb, care urcă până la 5000-6000 m, determinând precipitații abundente, deseori cu caracter de averse.

Frontul oclus cu caracter neutru este frontul care se produce mai rar și este numai în cazul cândaerul rece anterior și cel posterior au aceeași temperatură. Aceste fronturi au durată mult mai mică.

INFORMAREA METEOROLOGICĂ în aviație:

METAR- cuprinde date reale privind situația meteo observată în zona de aeroport, se emite oral de către stațiile aflate pe aeroport.

AVERT – mesaj ori de câte ori se constată producerea, apariția sau ameliorarea unor fenomene periculoase zborului.

METEOARE SINOPTICE – cuprind date reale privind situația meteo observată în jurul stației și sunt emise de către stațiile sinoptice teritoriale la intervale de 3 ore.

PREVEDERI DE ZONĂ – se emit în clar, la intervale de 3 ore, și cuprind informații cu privire la situația meteo în zonă, precum și informații cu privire la modificările de timp ce pot surveni în cele 3 ore. Se emis de către centrele meteo aeronautice,

EMISIUNEA VOLMET – informatii meteorologice pentru aeronavele aflate în zbor, în Românie este transmis în clar de către centrul meteo Otopeni, pe frecvența de 126,8 MHz.

BULETINUL METEO DE ZBOR – se întocmește la cererea pilotului înainte de plecarea în zbor pe ruta care o dorește. Acest buletin face parte din documentele obligatorii la bordul aeronavei și cuprinde atât date reale privind situația meteo pe ruta de deplasare, cât și date privind evoluția vremii pe rută.

MESAJUL TAF – asemănător cu MESAJUL METAR, cuprinde informații privind evoluția condiției meteo pe un interval de timp de 9 ore, este emis de stațiile meteo de pe aeroport [2, 3, 4].

4. TESTAREA LA SOL

4. Testarea la sol

Testarea calității la sol este esențială nu numai pentru a reduce riscul de incidente, dar, de asemenea, să se asigure că sistemul este pregătit tehnic pentru testarea zbor de urmat. Timpul și banii cheltuiți pe teren sunt de multe ori rambursați prin descoperirea problemelor la sol și nu în timpul zborului, cînd aeronava și senzorii s-ar putea avaria sau chiar distruge. Din păcate, probleme care apar la sol nu este întotdeauna evidente și la testele în zbor apar așa numitele ghinioane, care cadă ar fi putut fi descoperite și fixate înaintea zborului nu ar fi dus la distrugerea aeronavei.

Atât pentru aeronavele cu scopuri militare cât și civile, pregătirile pentru testare încep înainte ca aeronava să fie gata de zbor.Fiecare test este cunoscut ca un Test Point. Documentul utilizat pentru a pregăti un singur test de zbor este cunoscut ca un Card de Test. Aceasta constă dintr-o descriere a punctelor de testare la zbor. Inginerul de testare va incerca să zboare Puncte de Testare similare, din toate Planurile de testare ale aceluiași zbor, unde este posibil. Acest lucru permite ca datele necesare să fie achiziționate în numărul minim de ore de zbor. Software-ul folosit pentru a controla procesul de test de zbor este cunoscut sub numele de Flight Test Management Software.

Existând o mare varietate de sisteme, se vor creea o multitudine de cerințe diferite de testare, dictate de capacitatea sistemului și misiunea avută în vedere. La ora actuală, nu există o categorie care să cuprindă toate varietățile de UAV-uri existente în prezent sau în curs de dezboltare, fiind de obicei clasificate funcție de dimensiune, mediul de operare, sau modul de control al zborului.

4.1. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare a tuturor componentelor individuale ale sistemului de zbor, hardware si software

4.1.1. Modelare și simulare

O descriere detaliată a mai multor faze critice de testare la sol va fi precedată de o scurtă discuție cu privire la importanța modelării și simulării în sprijinul testării la sol și în zbor a UAS. Multe UAS-uri curente, chiar și acele sisteme mai mici și mai puțin costisitoare, fac uz de pachete de avionică integrate. Frecvent aceste pachete oferă stabilizare inerțială, navigare GPS, calculatoare de navigație, calculatoare misiune, și / sau calculatoare de control de zbor într-un singur pachet sau "cutie neagră". Această abordare a condus la numeroase progrese privind costurile, greutatea, fiabilitatea și timpul de integrare. Cu toate acestea, această abordare poate prezenta, de asemenea, o problemă dificilă atunci când încearcă să se verifice funcționalitatea în timpul testării la sol. Deoarece multe dintre funcțiile care necesită testare și verificare au loc în cardul de circuit sau chiar la nivel de microprocesor, acesta poate fi aproape imposibil de a verifica transferul de mesaje punct la punct. Este necesar un test amănunțit pentru injectarea stimulilor relevanți și pentru citirea tututor răspunsurilor relevante incluse cu astfel de sisteme. Aceasta este o problemă de design, dar trebuie să fie rezolvată de aparatul de probă înainte de primul zbor, pentru a căpăta o oarecare încredere. În sistemele mai vechi cu senzori și avionice ne-integrate,analogice, această testare a fost de obicei, realizată de senzori individuali " fooling or spoofing”.

Aceeași problemă ar trebui să fie luate în considerare și în ceea ce privește Unitatea de control și chiar sub-sistemul de Data link. Capacitatea de a forța sistemul într-un mod de zbor simulat, cu un model cu fidelitate mare (preferabil un șase grade de libertate), ce se află în Unitatea de control sau în sistemul electronic de bord (dacă nu ambele), facilitează testarea de calitate la sol și îmbunătățește reducerea riscurilor. De asemenea, reduce timpul și efortul necesar pentru a găsi și rezolva problemele, permițând izolarea mesajului care conține eroarea.

4.1.2. Testarea Sistemului de Integrare

System Integration Testing (SIT) este o fază critică, care are loc de obicei într-un mediu de laborator fiind urmat de testarea individuală pe componente și testare de subsistem. În cele mai multe cazuri, acesta este primul moment când toate componentele și subsistemele sunt exercitate în configurația operațională destinată.

Din punct de vedere istoric, prea puțin timp și resurse au fost alocate pentru acest lucru, deoarece este de obicei ultima fază înainte de a începerea dezvoltării Developmental Testing (DT). Orice întârziere în program care apare in timpul dezvoltarii are ca efect comprimarea timpului alocat pentru SIT. În plus, gestionarea configurației trebuie să fie pusă la punct la începutul SIT. System Integration Testing este destinat pentru a găsi problemele nedescoperite în trasabilitatea cerințelor funcționale și Interfața de Control a Documentelor utilizate la proiectarea sistemului. Aceste documente critice ar trebui să fie verificate și corectate în timpul SIT. Testul SIT ar trebui să includă Unitatea de Comandă, Air Vehicle, Data Links, sistemele de lansarea și recuperare, precum și orice alte subsisteme necesare pentru ca sistemul să execute misiunea. Pe măsură ce dimensiunea aeronavei crește, găzduirea întregului echipament pentru aeronavă într-un laborator devine nepractică. În acest caz, hardware-ul aeronavei ar trebui să fie utilizat pentru cât mai mult posibil (de exemplu, actuatoarele de control ale suprafeței sau de servomecanisme pot fi conduse prin comenzi ale sistemului de control în SIL). Testarea ulterioară la nivelul solului a aeronavei poate fi realizată pentru a închide orice lacune semnificative rămase după testele ce SIL sunt complete.

4.2. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare a sistemului îmbarcat de transmisie informații (data link și control transfer)

În cadrul System Integration Testing este necesar un test aprofundat al sistemului de legătură de date. Acesta poate fi nesigur sau nu permite folosirea emițătoarelor de legături de date în mediul de laborator datorită pericolelor de radiații electromagnetice. În acest caz, timpul și bunurile trebuie să fie alocate pentru a facilita acest test critic. De obicei, se utilizează un Data link primar și o rezervă. Prin atenuarea puterii de ieșire a acestor sisteme și monitorizare puterii semnalului recepționat, este posibil să se determine dacă link-urile vor furniza gama si marja propusă în analiza de design. Acesta este un pas absolut critic, cunoscut ca verificare de "interval" și ar trebui să fie, de asemenea, efectuată în mediul de testare dorit de zbor. De asemenea, este extrem de important să se verifice procedurile prin care Data link-ul secundar (sau de rezervă) preia controlul în caz de eșec primar. În multe cazuri, această operație este complet automată și nu necesită intervenția sau acțiunea operatorului. Poate fi necesară o formă mai dificilă de transfer de control în care controlul vehiculului aerian este transferat de la o Stație de control de la sol la alta, mai degrabă decât de la Data link-ul primar la cel de rezervă. Cu sisteme mai puțin sofisticate (low cost), acest lucru poate fi o chestiune simplă de închidere a Data link-ului de la o stație, în timp ce pornim data link-ul de la a doua statie. Cu toate acestea, chiar și acest proces simplu are impact procedural. În cele mai multe cazuri, sistemele de terminare a zborului discutate anterior vor fi activate în cazul în care vehiculul aerian nu primește niciun Data link pentru o anumită perioadă de timp. Același lucru este, de obicei, valabil în cazul în care vehiculul aerian primește două Data link-uri valabile, dar contradictorii simultan. Prin urmare, devine evident faptul că participarea operatorului, sau elaborarea planului de formare sunt incluse în această fază de testare la sol. Transferurile de control eșuate au reprezentat pentru numeroase UAV-uri adevărate probleme. Procesul este, de obicei complicat prin faptul că acesta apare aproape întotdeauna peste o legatura radio cu propriile complicatii inerente. Un plan de bază pentru transferul controlului între două stații în care transferul este realizat prin simpla comutare a emițătoarelor (pornit/oprit) este următoarea:

1) Ambele stații confirma că folosesc aceeași formă / frecvență de legături de comunicare prin comunicații de voce, înainte de a începe procesul de transfer.

2) Ambele stații confirmă că switch-uri esențiale și comenzi critice de control ale zborului, inclusiv setarea acceleratiei, atitudinii, și comenzii de control ale zborului sunt identice, înainte de începerea transferului.

3) Stația de recepție declară disponibilitatea de a iniția transferul.

4) Stația de comanda recunoaște și declară disponibilitatea de a renunța la control.

5) Stația de recepție inițiază transferul de a da o notificare "standby pentru transfer", urmat de-keying al microfonului pentru a permite stația de comandă de a întrerupe transferul, dacă condițiile o permit.

6) Stația receptoare face apoi apel la "transfer in " și începe o numărătoare inversă de la 3 urmat de cuvântul "transfer".

7) Pe cuvântul "transfer" la stația comandantă își plasează transmițătorul la OFF, și stația de recepție își plasează transmițătorul la "ON".

8) Stația de recepție execută imediat unele manevre pentru a verifica controlul, și apoi anunță succesul transferului controlului peste legătura radio.

Acest proces poate părea destul de evident, dar lipsa unei coordonări ale acestor acțiuni poate avea consecințe grave. De exemplu, în cazul în cazre pasul 8 nu se realizează, Stația de control original poată presupune că transferal a eșuat și va răspunde prin repornirea emițătorului, rezultând două linkuri valide și un potential eșec al evenimentului.

4.3. Built in test și testarea automată

Built in Testing (BIT) și Testarea Automată devin din ce în ce mai utilizate în cazul Unmanned Aircraft Vehicles. Utilizarea acestor funcții crește probabilitatea ca o aeronavă ce se pregătește de zbor, să aibă o lansare cu success. În plus, aceste funcții pot reduce volumul de muncă al operatorului și permite un plan de mentenanță ce reduce însărcinarea la nivel operational. Din nou, evaluarea acestor funcții este realizată foarte bine în SIT, dar dacă nu sunt facute la timp, vor fi necesare testări la sol ulterioare.

De obicei, aceste teste verifica electronic răspunsul vehiculului aerian la stimulii inițiati automat de Ground Control Station, și răspunsul Ground Control Station la stimulii injectați de vehiculul aerian. În unele cazuri, operatorul poate fi obligat să intervină sau să stimuleze sistemul la fiecare capăt. Aceste teste sunt de obicei denumite teste de inter-active.

Din păcate, testele nu pot testa toate tipurile de defectare asociate cu subsistemele programate pentru test. Pentru a ne asigura că traseul punct la punct al răspunsului la stimuli răspunsul este complet, este de dorit de a insera mai multe erori, pentru a determina care dintre acestea nu sunt sesizate în timpul testului. În unele cazuri, BIT va rezulta pur și simplu ca un răspuns Da – Nu. În sistemele mai sofisticate, un mod de eșec specific poate fi diagnosticat și afișat pentru a facilita întreținerea și remedierea defecțiunilor. În general, cu cât BIT-ul este mai sofisticat, cu atât testarea va fi mai dificilă.

4.4. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare a sistemului de propulsie și a comenzilor acestuia

4.4.1. Propulsia

În general, testele grupului motopropulsor al UAV-ului reprezintă o sarcină mult mai dificilă decât testarea similară de aeronave cu pilot. Există o serie de motive pentru acest lucru. În primul rând, indiferent de tipul de sistem de propulsie folosit, UAV-urile tind să aibă motoare mai mici, cu excepția vehiculelor de altitudine medie și mare/de anduranță. Testarea articolelor de dimensiuni mici limitează plasarea de dispozitive de măsurare și monitorizare. În al doilea rând, datorită greutății, dimensiunii și eficienței, multe UAV-uri au incorporate motoare COTS, în doi timpi / ciclu. Aceste motoare au o istorie mult mai slabă ca grup motopropulsor pentru avioane decât motoarele în patru timpi/cicli, și, prin urmare, cunoștințele privind performanțele motorului sunt mult mai mici. În plus, aceste motoare au propulsoare care sunt fie COTS și de calitate slabă, fie sunt făcute la comandă cu documentație de proiectare slabă. În al treilea rând, unele UAV-uri de dimensiuni mici au integrate în sistemele lor de propulsie motoare electrice pentru care este disponibilă și mai puțină documentație.

În cazul prototipurilor, este de un minim esențial, verificarea la testarea la sol dacă motorul se dezvoltă la puterea sa nominală maximă, iar propulsorul generează presiune statică adecvată pentru a permite o decolare în condiții de siguranță. Niciuna din aceste sarcini nu este trivială. Din fericire, în cazul motoarelor COTS în doi timpi, producătorul oferă de obicei o specificație tehnică de cai putere nominali care identifică tipul de elice folosit, și revoluțiile pe minut (rpm) produse la acea puterea nominală. Aceste elice sunt de obicei identificate prin numere care indică diametrul și tangajul. Ar putea fi necesară pentru rularea pe sol astfel de motoare de la o setare de putere mai mică, pentru a oferi pauza de timp recomandată pentru motor. Odată ce acest lucru a fost realizat, este o chestiune simplă de a instala elicea specificată și de a determina dacă motorul va produce RPM nominală. Cele mai multe UAV-uri mici au sisteme de monitorizare tahometrice, care folosesc senzori cu efect Hall. Acestea sunt de obicei destul de exacte. Testul poate fi, de asemenea, efectuat cu un tahometru foto-sensibil, dar acestea sunt, în general, mai puțin precise.

Având în vedere calitatea inconsecventă a multora dintre elicele fabricate pentru vehicule aeriene de dimensiuni micro până la cele tactice, nu este deloc neobișnuit ca un motor să nu ajungă la o putere de ieșire specificată, dar apoi prin simpla schimbare a elicei (aceeași marcă și dimensiuni), să îndeplinească specificațiile. Impactul operațional de acest lucru este evident, și ar trebui să fie luat în considerare în determinarea marjelor de performanță.

Odată ce s-a verificat că motorul produce puterea nominală, este, de asemenea, important să se facă cel putin o verificare rudimentară asupra tracțiunii statice produsă de combinația motor / elice. Din nou, caracteristicile inconsistente ale elicei vor necesita, probabil, mai multe repetări ale testului pentru a defini intervalul de performanță chiar dacă este utilizată numai o elice de o singură dimensiune.

Motoarele electrice utilizate de unele UAV-uri mici și micro sunt, în unele privințe mai ușor de testat, prin monitorizarea puterii produse cu ajutorul curentului și tensiunii. Este important să se stabilească în timpul testării la sol că dispozitivele de stocare de energie (baterii) sunt suficiente pentru a furniza motorului suficientă putere pentru durata necesară de zbor. Problemele legate de elicele utilizate pentru aceste sisteme sunt similare cu cele discutate în paragrafele precedente.

4.4.2. Testarea la sol a controlului navigației și a comportării aeronavei

Puține UAV-uri moderne operează cu modul de zbor control al vitezelor (rate control). La un moment dat, rate control era singurul mod de operare pentru ceea ce înseamna Vehicul Aerian Autonom. Senzorii de atitudine și sistemele de stabilizare sunt aproape întotdeauna utilizate, precum și o anumită formă de navigație inerțială sau GPS. În timp ce aceste sisteme vor fi cel mai probabil testate în timpul SIT, este imperios necesar ca ele să fie exercitate în momentul testării zborului pentru a se asigura că acestea sunt operaționale și că operarea lor este corectă.

Sistemul de control al altitudinii poate fi pe atât de elementar ca un singur girometru montat pe o pantă de a simți atât ruliul cât și girația, și de a oferi nivelare cu aripa de bază. Un astfel de sistem combinat cu un sensor barometric de control al altitudinii poate oferi funcții de bază de zbor autopilot și autonome. De cele mai multe ori, o referință verticală a giroscopului, cu o rată de girație și un calculator al datelor de zbor vor fi utilizate pentru a oferi operații atonome și de control al poziției. Sisteme tactice și mai mari pot angaja giroscoape cu laser redundante și alte sisteme de calcul a atitudinii. Indiferent de arhitectura componentelor, treuie realizate o serie de teste bază la sol privind siguranța de zbor. În cazul în care proiectarea incorporeaza legi de control al zborului bine dezvoltate, ele pot fi evaluate în ceea ce privește funcțiile de transfer pentru a se asigura de controlulcorect al devierilor de suprafață rezultă din abaterile de comportament măsurate. În mod ideal, vehiculul este plasat pe un stand de testare pentru a permite măsurători precise de comportament. Acest test nu trebuie să fie extrem de complicat și poate fi, de obicei, efectuat cu vehiculul pe sol. Sunt disponibile instrumente unghiulare electronice mici de măsurare foarte precise care permit alternarea selecției de referință zero. Două astfel de dispozitive (calibrate) pot fi utilizate pentru măsurarea simultană a comportamentului vehiculului aerian într-o axă și devierea suprafaței de control. In plus, va fi necesar un dispozitiv pentru a stimula sistemul Pitot-static. Pentru un vehicul aerian convențional cu aripă fixă, testul sistemului de control al comportamentului ar include unele sau toate dintre următoarele:

1) Nivelați vehiculul aerian (acest lucru poate necesita o ajustare pentru unghiul de atac în zbor normal și unghiul de incidență al aripii).

2) Oferiți date de intrare corespunzătoare sistemului Pitot static pentru a conduce liftul la stadiul de neutru. Acest lucru va varia în funcție de legile de control specifice pentru vehiculul aerian, dar de obicei necesita furnizarea a unei cantități de presiune Pitot suficientă pentru a potrivi viteza aerului raportată cu viteza aerului comandată în Control Ground Station (GCS).

3) Ridicați prora cu 5 grade și verificați deviația de urcare a pupei de jos. Distanța de călătorie poate fi verificată în cazul în care legile de control sunt cunoscute. Verificați dacă afișajul CGS-ului este conform. Repetați cu creșteri de 5 grade până când se atinge viteza de urcare maxim admisibilă a călătoriei.

4) Coborâți prora cu 5 grade și verificați deviația de urcare a pupei de jos. Cantitatea de călătorie poate fi verificată în cazul în care legile de control sunt cunoscute. Verificați dacă atitudinea afișajului GCS este conformă. Repetați incrementări cu 5 grade până când se ajunge la viteza de urcare maximă adimisibilă a călătoriei.

5) Răsuciți aeronava cu 5 grade la dreapta și verificați pentru deviația aripioarei stângi, cu pupa de sus ( sau direcția pupei stângi dacă direcția este utilizată pentru controlul axei ruloului). Cantitatea de călătorie poate fi verificată în cazul în care legile de control sunt cunoscute. Verificați dacă atitudinea afișajului GCS este conformă. Repetați incrementări cu 5 grade până când se ajunge la viteza de urcare maximă adimisibilă a călătoriei.

6) Răsuciți aeronava cu 5 grade la stânga și verificați pentru deviația aripioarei stângi, cu pupa de jos ( sau direcția pupei drepte dacă direcția este utilizată pentru controlul axei ruloului). Cantitatea de călătorie poate fi verificată în cazul în care legile de control sunt cunoscute. Verificați dacă atitudinea afișajului GCS este conformă. Repetați incrementări cu 5 grade până când se ajunge la viteza de urcare maximă adimisibilă a călătoriei.

7) În timp ce se deplasează, rotiți prora aeronavei la stânga, observați afișarea ratei de girație pentru direcția corectă și direcția pentru abaterea la dreapta.

Viteza aerului și deviația de altitudine ar trebui să fie, de asemenea, verificate. Acestea vor depinde de implementarea legii de control. În multe cazuri, sistemul de detecție al altitudinii (presiune statică, de obicei, sau radar), va conduce la dispozitivul de acționare a clapetei de accelerație, iar sistemul de viteză a aerului va conduce urcarea. Din nou, prin inducerea unei diferențe între altitudinea și viteza setată și cea raportată, sensul corect de funcționare a ascensorului și clapeta de accelerație poate fi verificată (ascensorul pupei de jos pentru viteză a aerului raportată mica și creșterea accelerației pentru altitudine raportată joasă).

Cu legi de control complet definite, răspunsul cantitativ poate fi, de asemenea, verificat. Aceste sisteme vor interacționa în multe cazuri cu integratori pe termen lung, dacă diferența dintre datele setate și cele raportate ecxistă pentru o perioadă extinsă.

Chiar și fără niciun fel de date cantitative cu privire la legile de control, acești pași simpli pot asigura că prima încercare de lansare sau de decolare va duce la un zbor de colectare a datelor de producție, și nu un dezastru. Aranjamente mai complexe de vehicule aeriene, cum ar fi V-Tails, pot fi tratate în mod similar cu o înțelegere de bază a proiectului suprafaței de control. Chiar și vehicule aeriene cu aripi rotative pot fi evaluate în acest mod, prin masurarea tangajului ciclic, colectiv, rotor de coadă, și răspunsurile de putere.

În mod similar, funcțiile de navigare ale buclei exterioare trebuie să fie verificate la fel de riguros pentru zbor inainte de testarea zborului de dezvoltare. La stabilirea pentru acest test de sol, trebuie să se țină cont de câțiva pași critici. Display-ul hărții GCS-ului (dacă este implementată), avionica aeronavei, precum și orice date reale (GPS, etc) trebuie să fie sincronizate și compatibile. Acest lucru înseamnă asigurarea că aceste sisteme funcționează toate în același sistem de coordonate (UTM Grid, Latitudine / Longitudine, etc), precum și folosind aceeași punctului de cartografiere (NAD 27, WGS 84, etc). Imposibilitatea de verificare a acestor parametri va duce rezultate slabe din punct de vedere cantitat, și poate duce la un raspuns incorect la comenzile de navigație.

După ce acești parametri sunt verificați, exista posibilitatea să se facă niște teste la sol foarte simple pentru a obține un raspuns fezabil la modul în care aeronava se va comporta în zbor la parametrii. Aeronava poate fi plasată pe o anumită poziție, și programată să zboare către un punct de referință către dreapta sa. Răspunsul așteptat de un vehicul aerian convențional cu aripi fixe este o oarecare deformare a eleronui din dreapta, la pupa de sus. Cunoașterea legilor de control permite măsurarea deformării suprafaței pentru diferite unghiuri ale vehiculului aerian în raport cu punctul de referință setat. Aceasta se poate realiza fie prin schimbarea punct de referință, sau prin rotirea aeronavei. De obicei, sistemul de control va crește controlul suprafatei de abatere până la un unghi maxim permis, pe măsură ce diferența de direcție crește.

4.5. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare a efectelor electromagnetice asupra sistemului UAS

Uneori, denumite E-Cubed pentru interferențe electro-magnetice (IEM), Vulnerabilitate Electro-Magnetică (VEM), și de compatibilitate electromagnetică (CEM), aceasta disciplina a devenit tot mai importantă în aeronave cu pilot odată cu apariția de sisteme de control de zbor digitale. În ceea ce privește UAV-urile, interferențele electro-magnetice, vulnerabilitatea, și compatibilitatea sunt preocupările principale datorită faptului că UAV-urile se bazează pe transmisiuni pe frecvența radio (RF) pentru toate setările de control de operare și afișajul de operare. Nu există niciun "indicator de abur" sau sisteme mecanice de back-up în cazul în care vehiculul aerian ar putea fi la o distanță de mai mulți km de operator. UAV-urile necesită atenție sporită la aceste probleme în faza de proiectare, și protecție/ protecție a componentelor adecvată, elementele de acționare, cablajele și cablurile de antenă trebuie să fie integrate.

Mai mult decât atât, un sistem care este destinat să intre în uz operațional ar trebui să fie testat intensive în mediul operațional destinat. Acest lucru este, de obicei, realizat prin definirea acestui mediu, și reprodus într-o unitate controlată sau ”izolată”. Aceasa trebuie să fie capabilă să producă frecvențele de energie radiată dorită, la nivelurile de energie corespunzătoare. De exemplu, un sistem destinat utilizării la bordul navei trebuie să fie capabil să funcționeze într-un mediu care include emisiile de aproape de la sistemele de suprafață și de radar de trafic aerian, echipamente de comunicații, precum și sisteme de arme. Imposibilitatea de a face acest lucru va face ca abaterile de la procedurile normale să fie dezvoltate, cum ar fi controlul emisiilor în timpul operațiunilor de UAV. Cu alte cuvinte, sistemele specifice care cauzeaza probleme pentru UAV nu trebuie utilizate în timpul operațiunilor UAV. Această situație nu este de dorit și poate reduce considerabil eficiența și beneficiul UAV-ului.

În plus față de aceste surse externe sau probleme de compatibilitate între sisteme, UAv-urile pot să sufere de probleme de compatibilitate intra-sistem. În astfel de cazuri, problema este de multe ori legată de o componentă de avionică specifică sau legătura de date, care injecteaza zgomot RF în cablaj. Zgomotul se poate insera apoi în receptorul Data Link-ului și să ridice efectiv nivelul de zgomot, crescând raportul semnal zgomot necesar pentru a obține un mesaj primit valid. Acest lucru va reduce raza de acțiune a Data Link-ului și il poate face chiar inutilizabil. Este posibil pentru componentele elementare precum componentele actualizate cu un nou ceas de oscilator, să inducă acest mod de defectare. Gama, sau testul de semnal atenuat discutat în secțiunea de testare la sol a Data Link-ului al acestui document reprezintă o tehnica eficienta de atenuare, presupunând configurația și mediul luate în considerare.

Un test CEM mai aprofundat, dar încă de bază, ar trebui considerat obligatoriu înainte de orice prim zbor sau după orice schimbare de configurație. Politica US Navy pentru acest test pe aeronave cu pilot este definit Project Test Plan Policy and Guide for Testing Air Vehicles, Air Vehicle Weapons, and Air Vehicle Installed Systems (NAVAIRINST 3960.4B). Procedura se numește EMC Safety Of Flight Test (SOFT). Acesta este în esență un test intra-sisteme, dar dacă se realizează în mediul de zborul respectiv (același aerodrom sau în apropiere) oferă, de asemenea, un nivel de confort pentru performanțe împotriva oricăror emițători activi in zona. Pentru UAV-uri, acest test impune ca toate subsistemele destinate pentru uz în timpul zborului să funcționeze. Acest lucru ar trebui să includă toate Data Link-urile, instrumentația, aparatele de radio comunicații și de control ale motorului. Se impune, de asemenea, că motorul vehiculului aerian să funcționeze la mai multe setări RPM diferite pentru a ține cont de zgomotul sistemului de aprindere. În cazul în care vehiculul aerian este echipat cu un generator sau alternator, aceasta trebuie să fie pornit și funcționabil, cu orice alimentare de la sol sau transmise deconectată.

Tehnica de testare treuie realizată de un inginer de testare (cu o formare adecvată și echipamente de siguranță) pentru a aplica o presiune manuală asupra suprafețelor de control, pe măsură ce se vor face verificări de control standard de către pilot / operator. Acest proces se repetă pe cât mai multe Data Link-uri, setarile de putere a transmițătorului, tipuri de antene, și turații ale motorului enumerate precum în planul SOFT EMC, cat mai diferite. In plus, un dispozitiv de acționare electrică sau servo, care indică o scădere semnificativă în forta de poziționare, este de regulă un semnal de zgolot electric transmis către dispozitiv prin intermediul cablului de semnal. Uneori, acest lucru se manifesta vizual prin suprafața de control depășind poziția comandată și oscilând într-o mișcare a sistemului ușor amortizată, pentru a doua mișcare de sistem înainte de asumarea poziției setate.

Acestea sunt indicii pozitive ale unei probleme CEM, iar zbor nu ar trebui să fie încercată până când problema este identificată și remediată.

În timp ce suprafețele de control sunt verificate, sunt monitorizate afișajele stației de control la sol pentru orice indicații, alerte, avertismente, sau avertismente anormale. Este oferită o atenție suplimentară către puterea semnalului data Link-ului și avertizmentelor de pierderea semnalului. De asemenea, poate fi utilizat radio în timpul acestui test un analizor de spectru de frecvențe, pentru a se asigura că toți emițătorii funcționează și pentru a ajuta la rezolvarea problemelor în cazul în care acestea apar. Odată ce o sursă de zgomot a fost identificată, instalarea de protecții suplimentare, margini de ferită, bobine torroid, sau alte filtrări sunt acțiuni corective tipice.

Soft-ul EMC este planificat prin asocierea tuturor sistemelor critice de zbor într-o matrice sursă – victimă . Această matrice este apoi utilizată pentru a executa testul și pentru a ajuta la izolarea atât a sursei interferențelor electro-magnetice, cât și a sistemului ce este afectat (victimă). O matrice tipică EMC SOFT pentru un UAV mic este prezentat în Tabelul 2.

Tabelul 2. Matricea Sursă – Victimă a EMC SOFT

(1) Incluzând controlalele motorului.

(2) Motor pornit.

4.6. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare a greutății și echilibrul sistemului UAS

Această problemă nu este, evident, izolată pentru UAV, dar este la fel de importantă pentru stabilitate statică longitudinală precum și pentru aeronavele cu pilot. În cazul aerovehiculelor mai mici, devine chiar mai ușor pentru a verifica, ca vehiculul poate fi de obicei, "agățat" pentru a verifica centrul de greutate (CG). Este chiar mai critic cu aerovehiculele cu aripă, deoarece intervalul stabil al acestora este mic.

Indiferent de mărimea sistemului și de complexitate, va fi necesar un set laborios de teste critice la sol pentru a asigura o testare de zbor în condiții de siguranță cu succes. Aceste teste nu trebuie să fie complexe sau consumatoare de timp. O privire de calitate la centrala, data link-uri, atitudine și de control de navigare, probleme de compatibilitate electro-magnetică respectiv greutate și echilibru este absolut necesară pentru a reduce riscul oricărui prim zbor, sau al zborului după o schimbare de configurare.

5. TESTAREA IN ZBOR

5. Testarea în zbor

5.1. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru sistemele îmbarcate de comandă și control traiectorie

5.1.1. Piloții sau operatorii

În rândurile militarilor și a piloților civili de aronave se poată o discuție referitoare la persoana care controlează un UAV dacă este un pilot sau un operator. Vom evita această discuție însă, deoarece acest lucru este prea puțin important în ceea ce privește testarea în zbor.

Metode de control

Indiferent de termenul cu care vom defini persoana ce manevrează aeronava (pilotul sau operator), este extrem de important observăm modul în care sarcina este finalizată și modul în care individul dobândește cunoștințele și aptitudinile necesare pentru a face acest lucru. Acest subiect ne conduce încă o dată la probleme definiri modurilor de clasificare și de control al zborului UAS – ului. Două metode primare de control sunt utilizate (în special pentru micro și mini UAS- uri): controlul intern și controlul extern al operatorului. În control extern al operatorului, pilotul controlează vehiculul aerian prin urmărirea vizuală a aeronavei în sine și comtrolând în acest mod viteza, altitudinea și traiectoria de zbor. În schimb, în modul de control intern operatorul controlează aeronava din interiorul postul de control de la sol, bazăndu-se pe imagini video, pe date de telemetrie afișate pe display în timp real. Datele sunt de obicei afișate ca simboluri generate de calculator similare cu sistemele electronice de informare zbor (EFIS – Electronic Flight Information Systems) din aeronavele cu pilot. Tendințele actuale apărute în dezvoltarea UAS sunt spre o scădere a controlului extern al operatorului, de fapt, tendința este spre sisteme de operare automatizate și mai puține cerințe de control pentru controlul extern sau intern al operatorului.

Unele dintre motivele invocate ca reținere de a utiliza piloților externe sunt:

Timpul mare de pregătire al piloțiilor pentru a interpreta și controla viteza, altitudinea și traiectoria de zbor pe baza reperelor vizuale;

Necesitatea de a avea ambele tipuri de piloți, deoarece pilotul exetern nu poate fi folosit la operațiuni la joasă înălțime (nu vede dincolo de linia orizontului);

O rată mare a incidentelor pentru sistemele care folosesc modul extern de control la momentul de lansare și recuperare al aeronavei.

Nevoia pentru echipamente suplimentare (cutii externe de control al zborului, etc.).

Aceste puncte sunt, în general, valabile pentru UASs operaționalizate. Cu toate acestea, pentru faza de dezvoltare – testarea a UAS micro și mini, pilotul extern poate fi un atu foarte valoros.

Calificări

În urma progreselor înregistrare în procesele de dezvoltare – testare din ultima perioadă, atât guvernele cât și antreprenori au recrutat de obicei operatori externi din cadrul comunității aeromoedlismului. Acesta este un curs logic de acțiune, deoarece competențele necesare pentru a controla vehiculul aerian din punct de vedere extern au fost deja dezvoltate la aceste persoane. Aceste competențe sunt de obicei dezvoltate cu aeronave care operează exclusiv în modul de control al ratei vitezelor (control rate), fără îmbunătățirea stabilității (autopilot). Prin urmare, aceste piloți au capacitatea de a recupera vehicule aeriene chiar și în cazul defectării pilotului automat prin controlul ratei suprafețelor de control al zborului. Acest lucru nu este aplicat, de obicei, în cazul piloților interni, unde se preferă piloți de aeronave cu echipaj la bord.

Problema este că aceste abilități sunt necesare, dar nu suficiente pentru operațiile de testare a zborului UAS. Cunoștințele și abilitățile necesare pentru testele în zbor lipsesc și trebuie să fie dezvoltate prin formare și experiență suplimentară. Mai mult decât atât, aceaste abilități nu sunt posibile a se dezvolta la toți candidații. Cerința principală este cunoașterea sistemului UAS. Media aeromodeliștilor nu au nevoie să cunoască și să înțeleagă multitudinea de subsisteme și modurile reversibile disponibile pe majoritatea UAS -urilor.

Dar acest lucru este absolut necesar pentru operații de testare a zborului. În plus, cunoașterea noțiunilor minimale de inginerie sunt necesare. Operatorul trebuie să înțeleagă datele colectate, dacă se dorește a se efectua un test într-un mod eficient. În cele din urmă, operatorul să cunoască disciplina de încercare de zbor cu toate programele de test de zbor necesare.

Feedback

Un aspect fundamental și unic de funcționare UAS este lipsa completă a multitudinii de indicii subtile furnizate de pilotul unui avion cu echipaj. Zgomotul vântului, vibrațiile motorului, indicii periferici, accelerația exercitată asupra corpului uman lipsesc toate pentru pilotul UAS. Funcționarea în siguranță a unui UAS necesită concentrare intensă pe feedback-ul exclusiv vizual (sisteme audio sunt acum în curs de implementare pe unele sisteme). Un subiect frecvent de discuție în rândul piloților UAS este modul în care două vehicule aeriene diferite se poate simți complet diferit, în ciuda faptului că sunt controlate de aceeași interfață pilot.

5.1.2. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru comandă și controlul UAS

Controlul și comanda constituie cea mai mare diferență în testarea UAV comparată cu testarea aeronavelor cu pilot. Poate fi generalizat prin faptul că majoritatea UAV-urilor conțin cel puțin patru componente de comandă și control de bază:

Ground Control Station (GCS) – GCS-ul poate fi sau nu conținut într-o carcasă sau container. Acesta este punctul focal de la care sunt trimise toate comenzile de operator, și toate rapoartele aeronavei sunt afișate. Accentul va fi pus pe interfața operatorului și relația acesteia cu conceptul de exploatare.

Ground Data Terminal (GDT) – GDT-ul conține în general receptorul și emițătorul legaturii radio de la sol. Este normal pentru majoritatea UAV-urilor să dețină cel puțin două data link-uri pentru redundanță. În plus față de această arhitectură a link-urilor – principală șii de rezervă, link-urile sunt bi-direcționale și, de obicei, menționate în ceea ce privește termenii precum Up Link, sau link-ul de comandă, și Down Link, care poate fi, de asemenea, menționat ca link-ul de telemetrie. Multe sisteme încorporează, de asemenea, o a treia legătură de date, care este, de asemenea, din punct de vedere tehnic, un Down link, dar este folosit exclusiv pentru a transporta sarcina utila video sau alte date de senzori. Alte sisteme conțin date de telemetrie inserate pe aceeași legătură. Unele sisteme, de asemenea, acum includ legături de date prin satelit.

3) Air Data Terminal (ADT) – ADT oferă aceeași funcție ca GDT însă fără afișaj, dar este localizat în UAV. Din acest motiv, trebuie să fie în mod evident mai mic, să consume mai puțină energie și să aibă o greutate mai mică. Ea are interfețe directe și indirecte cu calculatoarele de control al zborului.

4) Antenna System – Antenele sunt conectate la GDT și ADT prin hardwire sau cablu de fibră optică. Aceste sisteme pot varia de la dipoli simpli cu radiatoare omni-directionale, la matrici de mare câștig. Sistemele de direcție pot fi controlate prin intermediul datelor GPS furnizate de GDT și GCS, prin urmărirea puterii semnalului, sau prin urmărire manuală.

5.1.2.1. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru Ground Control Station

Ground Control Station

Tipurile de sisteme folosite și conceptele de operare sunt extrem de variate, și vor fi abordate în termeni generali în funcție deun precedent istoric și tendințele actuale.

Cea mai simplă interfața a operatorului de comandă și control utilizată în testarea de dezvoltare a UAV-urilor mici și chiar tactice, cum ar fi prima generație de piloți UAS, a fost adoptată de comunitatea de aero-modelare. Sisteme și componente de control de radio COTS de ultimă generație au fost adaptate pentru a fi utilizate pe numeroase UAV-uri. Aceste sisteme reprezintă o modalitate cu costuri scazute pentru a facilita interfata omului cu comanda și controlul și pentru a controla și incorpora o fiabilitate excelenta, cu o gamă largă de caracteristici foarte utile. Utilizarea sistemelor COTS precum sun teste exprem de riscantă și în majoritatea cazurilor, ilegală. Transmițătoarele utilizate în sitemele de gen operează în frecvențe ce sunt setate pentru aero-modelism si de obicei, nu sunt aprobate pentru uz guvernamental. În plus, puterea de la ieșirea transmițătorului este de obicei de ordinal a 300 de mW, ce este insuficient pentru zboruri peste intervalul visual. Amplificarea acestui semnal cu amplificatoare RF este iar nepotrivită, și ilegală. Linkul de comandă și control pentru orice UAV trebuie să fie pe o frecventă și o bandă aprobată de autoritatea coordonatoare a frecvențelor.

Acest lucru nu înseamnă că aceste componente nu pot fi utilizate. De fapt, multe proiecte UAV mici au folosit cu succes interfata COTS, salvând astfel investiții substanțiale în inginerie și design. Secțiunea RF a multora dintre emițătoarele Pulse Coded Modulation (PCM) este modulară și poate fi îndepărtată. În mod similar, cu receptorul oscilator de cristal îndepărtat, decodorul receptorului poate fi folosit în aeronavă. Datele de serial de la cutia de control poate fi apoi introdus într-un transmițător Datalink adecvat. Receptorul Data Link în aeronavă poate transmite apoi datele în receptorul COTS pentru decodare și poate fi utilizat chiar și pentru servodirecțiilor COTS.

Pe măsură ce UAV-ul crește ca și cost și complexitate, există mai multe șanse să se utilizeze controlalele de interfață proiectate special. Multe sisteme sunt acum proiectate pentru a utiliza afișajele și comenzile Interfata Om-Calculator ( Human Computer Interface -HCI) cu nicio cutie de pilot sau joystick. Acest tip de interfață este în general folosit cu aeronave implementând în primul rând zboruri autonome, cu operatorul ce furnizează o "buclă exterioară" (de exemplu, altitudine, viteza aerului, și direcție), cu intrări prin HCI.

Testarea amănunțită GCS este, în general, o sarcină destul de laborioasă. În timpul fazei de Integrarea Sistemelor de Testare, mesaje individuale de la și către GCS trebuie să fie verificate. Testele la sol discutate anterior pot fi utilizate pentru a verifica majoritatea funcțiilor critice de zbor. Teste suplimentare trebuie să includă o evaluare a factorilor umani. Problemele care trebuie rezolvate sunt:

1) Sunt informațiile critice de zbor afișate în locații uspr de citit și pe afișaje usor de intepretat?

2) Este interfața pentru intrările pilot (joystick, cutie de control, mouse-ul, etc) intuitivă de operat și receptivă?

3) Este conștientizarea situației furnizate de navigație și de starea afișajului, inclusiv afișarea hărții, dacă este implementată, adecvată pentru poziționarea exactă a vehiculului aerului în raport cu cerința de misiune?

4) Sunt afișate adecvat atenționări, avertismente și alerte și sprijină acestea finalizarea rapidă a procedurilor de urgență pentru care sunt concepute a se declanșa?

5) Sistemul de latenta va fi discutat în continuare, și este de obicei mult mai probabil să fie generate de Data Link decât de GCS, însă în cazul în care este suspectată o problemă, ar trebui să fie măsurat prin GCS pentru a ajuta la identificarea principalelor subsisteme care contribuie.

6) În cele din urmă, unele îndatoriri ale pilotului ar trebui să fie efectuate pentru ambele proceduri, normale și de urgență. Cooper-Harper se ocupă de manevrabilitate, Bedford de volumul de muncă, sau unele analize structurate similar ar trebui să fie utilizate pentru această evaluare.

Majoritatea GCS încorporează un al doilea post de lucru, care este utilizat de către un operator de sarcină utilă. Testele descrise pentru controalele pilotului și ecrane sunt "în general", potrivite și pentru controalele la sarcina utilă și afișaj.

5.1.2.2. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru Ground Data Terminal

Testarea terminalul de date de la sol este de obicei, un proces simplu. Mesajul de trafic în terminal urmează de obicei un format bine definit.. Verificarea a traficului de date poate necesita unele echipamente de testare pentru a decoda și afișa mesaje. Aceste teste pot fi realizate de către contractor într-un format complicat, și de aceea, pentru a decoda și evalua datele în astfel de cazuri, este recomandabil să se includă suportul lor în timpul testării la sol/SIT. Testarea transmițătorului și a encoder / decodor -ului poate fi, de asemenea, realizată cu echipament de bază de testare de radio-comunicații. Sensibilitatea receptor-ului, puterea de ieșire a transmițătorului și analiza spectrului de transmisie pe frecvență sunt teste tipice. Rezultatele testelor ar trebui să fie comparate pentru a proiecta o analiză a performanței GDT.

5.1.2.3. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru Air Data Terminal

Testarea Air Data Terminal este similară cu testarea GDT descrisă mai sus. Decodarea și interfața cu sistemul de control al zborului poate necesita atenție suplimentară.

5.1.2.4. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru Sistemul de Antene

Testarea sistemului de antena este, în cele mai multe cazuri, destul de simplă. Complexitatea sistemului poate varia, dar, în esență trebuie evaluate frecvența și puterea radiate precum și puterea reflectată. Unele sisteme pot furniza o testare automată și de afișare a acestor date. Evident, sistemele de comunicații prin satelit vor avea propriile lor cerințe de testare și validare.

Sistemele de antene directive pot fi conduse de componente care fac parte din sistemul de antenă, și, de asemenea se pot baza pe unele componente GDT. În general, testele de calibrare azimut și rază sunt necesare în cazul în care sistemul urmărește puterea semnalului. Sistemele bazate pe GPS pot fi testate prin varierea poziției aeronavei sau intrările poziției GDT și observarea răspunsului. În cazul în care se folosesc sisteme de nack up omni-direcționale, comutarea între cele două sisteme ar trebui să fie, de asemenea, testate.

Din punct de vedere operational, sistemul de antenă trebuie să fie plasat între 400 și 500 de metri de GCS, din motive tactice. În cazul în care linia de comunicare pentru sistemul de antenă nu poate fi modificată, sistemul ar trebui să fie testat pentru a verifica dacă există semnal suficient pentru a depăși impedanta liniei. Dacă se utilizează cablu cu fibră optică, aceasta trebuie evaluată privind rezistența la deteriorare sau alte tulburări așteptate, pentru a asigura funcționarea.

5.2. Latența

Pe măsură ce computerizarea și automatizarea UAV-urilor, evaluarea latenței sistemului de tip end-to-end devine foarte critică. Așa cum am menționat înainte, cu legături de date prin satelit folosite în prezent de unele sisteme au ridicat această problemă la un nivel chiar mai mare. Timpul dus-intors pentru aceste link-uri pot ajunge la câteva secunde. În plus, utilizarea de rețele locale (LAN) și rețele fără fir în cadrul comenzii și a controlului sistemelor poate adăuga întârzieri suplimentare dependente de comutarea și cererea de trafic. Beneficiul unor astfel de sisteme reprezintă abilitatea de a distribui informații și de a controla unde anume poate fi folosit mai eficient. Evident, impactul latenței asupra funcționării aeronavei este direct legată de gradul de automatizare, sau cerința de control direct.

La testarea sistemelor cu latenta mare, un alt aspect util îl reprezintă sarcină utilă. Sarcina clasică de supraveghere a UAV-ului poate necesita manipulare manuală a camerei de indicare. Poate operatorul localiza și puncta ținta fără numeroase întârzieri datorate diferenței de răspuns între direcția camerei și video afișat. De asemenea, acest lucru poate fi tratat prin automatizarea punctului de coordonare, căutare automată, traseu automat. Aceste funcții trebuie să fie testate pentru a asigura sustenabilitate operațională, și să evalueze volumul de muncă al operatorului. În mod similar, Unmanned Combat Air System aduce problema controlului sistemelor de armament. Sistemul trebuie să fie testat pentru a determina dacă autoritatea de eliberare a armamentelor poate emite în siguranță și executare se realizează cu întârzieri în indicarea poziției țintei.

Tendința spre o autonomie sporită a aeronavei prezintă multe capcane potențiale pentru tester. În plus față de izolarea pilotulului de răspunsul aeronavei într-un sens general, se pot preveni acțiuni corective în timpul evenimentelor critice. Prezența unei latențe excesive în date sau în secvența video poate duce la oscilații în modul intern induse de pilot, care apoi impune o lățime de bandă a legăturii de date suficientă pentru a atenua problema. Dorința de autonomie sporită este, cu siguranță realizabilă pentru sisteme de operare. Cu toate acestea, în mediul de testare de zbor, sunt de dorit modurile de control reversibile ale zborului, până la și inclusiv controlul direct al ritmului. Mai multe avarii ale sistemelor UAV de diferite dimensiuni, care s-au petrecut în timpul zborurilor de încercare de dezvoltare, aproape sigur, ar fi putut fi evitate prin astfel de moduri reversibile sau de panică. Se reia ideea de piloți / operatori de testare UAV foarte bine pregătiți și cu experiență. UAV-urile mari și sofisticate precum și sistemele UCAS-urile sunt caracterizate de un software intens dezvoltat sunt și extrem de automatizate. În multe programe de dezvoltare, codul software este transmis către un număr mare de programatori foarte competenți și cu înaltă calificare. Nu este rar întâlnit, ca în ciuda celor mai bune sisteme de procese inginerești, în timpul testelor de zbor, pachetul integrat să întâmpine probleme. Mai mult decât atât, mediul de testare de zbor nu este bine înțeles de către cei din exterior, și pe măsură ce codul este dezvoltat pe baza necesităților operiaționale, adesea este desconsiderat. La un moment dat, dorința de a reduce abilitățile de zbor impuse operatorului de sistem, duce la o automatizare. Aceasta îndreaptă în esență, echipa de testare de zbor (inclusiv pilotul), la statutul de spectatori în timpul zborului. Această situație ar trebui să fie luată în considerare în timpul etapelor de reducere a riscurilor discutate anterior. În cazul în care este posibil pentru un mod de zbor să eșueze, neoferind operatorului nicio opțiune decât rezilierea zborului, ar trebui să fie luate în considerare modificarea sistemului de testare zbor. Modurile de control al zborului, cum ar fi modurile de urgență, din care nu se poate ieși odată inițiale, ar trebui să activeze un steag de avertizare. Modificările de hardware și software aduse sistemului pentru a facilita modurile de control suplimentare pot fi eliminate odată ce se demonstrează o maturitate adecvată și o siguranță a sistemului. În cazul în care nu sunt de fapt necesare, atunci costul programului ar crește în mod redundant, însă în cazul în care acestea sunt necesare chiar și o singură dată, ele pot salva întregul program.

5.3. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru instrumentația

Setul de instrumente obișnuit cuprinde șase instrumente de bază:

Altimetrul: Indică înălțimea la care zboară avionul (altitudinea), de obicei în picioare sau metri, prin măsurarea presiunii locale a aerului. Pentru a indica corect altitudinea, înainte de zbor el trebuie reglat pentru presiunea locală (exprimată pentru nivelul mării).

Giroorizontul: Cunoscut și drept orizontul artificial, arată poziția (asieta) avionului față de orizont. El indică dacă poziția aripilor este orizontală și dacă botul avionului este deasupra orizontului (cabraj) sau sub el (picaj). Este extrem de util în caz de vizibilitate scăzută, când pilotul nu poate vedea linia orizontului. Funcționează pe baza unui giroscop cu două grade de libertate. În caz de defectare sau în lipsa alimentării electrice a motorului goroscopului (în caz de pană de curent), În locul său se pot folosi indicațiile celorlalte aparate, însă acest aparat este mult mai intuitiv.

Vitezometrul: Indică viteza avionului (de obicei în noduri) față de aer. Aparatul lucrează prin măsurarea presiunii dinamice în direcția de zbor cu ajutorul unui tub Pitot. Pentru a obține viteza corectă față de aer, viteza indicată trebuie corectată în funcție de densitatea aerului (care variază cu altitudinea, temperatura și umiditatea). Pentru a obține viteza față de sol, viteza față de aer trebuie corectată (prin compunere vectorială) cu viteza vântului.

Busola: Cunoscută și sub numele de compas, indică direcția de zbor a avionului față de nordul magnetic. Dă indicații bune în zbor orizontal, însă în timpul evoluțiilor „acrobatice” (viraj, urcare, picaj) indicațiile pot fi perturbate de înclinarea avionului față de câmpul magnetic al Pământului. Pentru navigație aeriană direcția indicată trebuie corectată cu declinația (deviația) magnetică, adică cu unghiul dintre direcțiile nordului geografic și nordului magnetic.

Girocompasul: Afișează direcția în care este îndreptat avionul (capul compas) față de nordul magnetic. Funcționarea aparatului se bazează pe un giroscop. Datorită precesiei, și acest giroscop trebuie calibrat frecvent. Actual, în sistemele avansate, acest aparat este înlocuit cu indicatorul situației orizontale (engleză Horizontal Situation Indicator) care dă aceleași indicații însă este corelat și cu celelalte instrumente de navigație.

Indicatorul de viraj și glisadă (giroclinometrul): Are două indicatoare, indicatorul de viraj și indicatorul de glisadă. Indicatorul de viraj indică viteza de girație (de rotire în jurul axei verticale) a avionului. Funcționarea sa se bazează tot pe un giroscop. Indicatorul de glisadă („bila”) indică dacă înclinarea laterală a avionului este cea corectă pentru virajul respectiv. Pentru o anumită rază de viraj este nevoie de o anumită înclinație. Dacă înclinația este prea mare, avionul glisează (alunecă în direcția în care este înclinat), iar dacă este prea mică, derapează (alunecă invers). Funcționarea indicatorului de glisadă se bazează pe un pendul, format de obicei dintr-o bilă plasată într-un tub transparent în formă de U.

Variometrul: Indică viteza de urcare sau de coborâre, in picioare pe minut sau metri pe secundă. Se bazează pe măsurarea variației presiunii cu schimbarea altitudinii.

Testarea sistemului UAV prezintă atât provocări cât și oportunități unice în zona instrumentației de încercare de zbor. În cazul sistemelor de la micro până la tactice, limitațiile combinate dintre dimensiunea payload-ului și lățimea de bandă a legăturii de date poate exclude adăugarea unor noi parametrii de legături de date descrescătoare. Pe de altă parte, mai multe astfel de sisteme transmit deja o multitudine de date, care pot fi recepționate de la GDT folosind un computer personal (PC), pentru a înregistra datele. Datele pot fi de multe ori redate prin intermediul GCS sau al PC-ului și afișat pentru analiză. În plus, ar putea fi posibil afișarea parametrilor critici, inclusiv setările de alimentare ale motorului în timp real în timpul testelor de zbor cu risc ridicat, pentru facilitarea monitorizării de către inginerii de zbor.

În cazul în care datele necesare nu sunt disponibile pe link-ul de date sau sunt necesare date reale, dar aeronava nu poate suporta instalarea de instrumente suplimentare, au fost dezvoltate mai multe abordări inovatoare. Capturile video în timp real de pe link-uri, destinate sarcinei utile sau punctul de vedere al pilotului destinat pentru funcționarea vehiculului de către operator au fost folosite pentru a descărca date, fie prin decodarea canalelelor video sau audio, sau prin îndreptarea aparatului foto către afișaje de date mici sau instrumente de pe aeronavă. Această tehnică a inclus introducerea unui compas mic în colțul câmpului de vedere al camerei și adăugarea de linii de referință la monitorul afișajului video.

În cazul în care sunt instalate pentru testare instrumentație, transmițătoare la distanță, și / sau balize radar, este imperios necesar ca acestea să fie instalate și funcționale în cadrul testarării siguranței de zbor EMC. O listă de parametri critici care urmează să fie instrumentați trebuie să fie realizată pentru fiecare test, subliniând cerințele referitoare la greutate, costuri, lățime de bandă și alte probleme de instrumentație. Unii parametri pot include răspunsul și cerințele puterii motorului, senzorul de scurgere electrică, deplasări zborului de control, împreună cu elemente comune, cum ar fi altitudinea, viteza aerului, și poziția.

5.4. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru calitățile de zbor ale aeronavei

În cazul UAS-urilor cu un mod de control al ratei, și controlul manetei (caseta de comandă auxiliară) unele tehnici interesante au fost folosite. BQM-147A este un o mică aeronavă fără pilot cu aripă delta. In timpul testarării pentru o misiune cu o sarcină utilă un emițător de bruiaj, o evaluare a calități de zbor a fost realizată. După cum este detaliat în Flying qualities and Performance Evaluation of the BQM-147A with a Simulated Communications Jammer, limita sarcinei utile a fost insuficientă pentru instrumentație, dar zona laterală a feței fixe, și antena retractabilă din zona inferioară justifică o evaluare a impactului calității zborului. Prin calibrarea cu atenție a unghiurilor de incidenta a camerei video, și aplicând o strat măsurat unghiular peste monitorul video, orizontul și referințele la sol fixe sunt utilizate pentru a cuantifica tangajul, ruliul, și girația. Folosind tehnicile de bază cu calitățile aeronavelor pilotate de om, au fost analizate caracteristicile longitudinale și lateral-direcționale ale sistemului. Datele rezultate a fost în acord direct cu evaluarea calitativă a mai multor piloți familiarizați cu calitățile de manevrare a aeronavei.

La celălalt capăt al spectrului, mai multe UAV-uri mari au avut succes folosind strategii de achiziție alternative, care, în esență, testează doar capacitățile sistemului de misiune. Acestea sunt vehicule extrem de automatizate și posturile de comandă prezintă link-uri prin satelit. Orice test al calităților de zbor de acestui tip de sistem, ar fi, în esență, un test al răspunsului algoritmului de pilot automat la solicitările operatorilor pentru modificarea traiectoriei de zbor.

5.5. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru eficiența aeronavei

Precum calitățile de zbor, există o gamă variată în necesitatea și utilitatea colecției de date privind eficiența. Orișicum, sistemul va avea specificații și necesități specifice. Totuși, in multe din cazuri, eficiența măsurată este a sistemului și poate avea o mică legătură cu capacitățile combinației aeronavă – grup motopropulsor.

Problemele critice de performanță pentru UAV-uri în misiunile tradiționale sunt mai susceptibile de a fi parametrii precum rază, rezistenta și timp pe post pentru un anumit profil. Testarea pentru aceste specificații este destul de ușor de configurat. Un parametru care ar trebui să fie evaluat în detaliu este eficicența decolării sau lansării. Este foarte important de a colecta date suficiente pentru a evalua corect capacitatea sistemului la altitudini cu densitate mare. Chiar și modurile de lansare autonome vor folosi în mod normal, puterea maximă disponibilă pentru decolare, așa că, dacă performanța este slabă în condiții normale, impactul asupra performanței operaționale în condiții adverse, cum ar fi locuri de înalte, calduroase și umede ar trebui să fie analizate și raportate.

5.6. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare de testare a senzorilor îmbarcați

Cea mai mare parte a testelor de zbor UAS, dincolo de subiectele abordate deja, implică testarea sarcinii utile (payload). Varietatea de sarcini utile ambarcate pe UAS continuă să crească. Unele dintre cele mai comune tipuri de sarcină utilă vor fi abordate aici.

Senzori Electro Optici

Sistemele optoelectronice sunt de departe cele mai des întâlnite payload pentru UAS. În general senzorii electro optici sunt camere video optice sau IR, iar sistemul UAS poate fi este utilizat pentru o varietate de misiuni, inclusiv: supraveghere, recunoaștere – evaluare a daunelor în luptă, etc. Acest tip de sarcină utilă a demonstrat cu succes utilitatea în misiuni operaționale semnificative.

Lumina este energie sub formă de radiații electromagnetice. Ochiul uman este sensibil doar la radiația electromagnetică cu lungimea de undă cuprinsă între 380 și 780 nm. Camerele CCTV, în plus față de lumina din spectrul vizibil, pot detecta domeniul infraroșu până la o lungime de undă de aproximativ 970 nm.

Fie că vorbim de retina ochiului uman, fie de senzorul CCD (CMOS) al unei camere de supraveghere, etapa inițială în procesul de formare a imaginii este aceeași: conversia informației înmagazinată în fascicolul de lumină în semnale electrice. Undele de lumină reflectate de pe diverse obiecte furnizează informații cu privire la formele acestora (ale obiectelor). Diferite lungimi de ună ale luminii "albe" (care conține teoretic întregul spectru vizibil însumat) sunt absorbite / reflectate în diferite proporții de suprafețele obiectelor, fenomen interpretat de către ochiul uman drept culori diferite.

Cantitatea de lumină reflectata, și implicit eficiența iluminării depind în mare măsură de tipul de obiecte care necesită iluminare și de împrejurimile acestora. De exemplu, dispozitivele de iluminat în spectrul infraroșu asigură rezultate superioare în locațiile de interior.

Culoarea percepută a unui obiect depinde atât de caracteristicile obiectului cât și de tipul de iluminare. De exemplu, un obiect "verde" reflectă lungimile de undă corespunzătoare culorii verzi și absoarbe celelalte lungimi de undă. Iluminat cu lumină convențională "albă", acesta este verde, dar în lumină roșie obiectul pare negru.

Cel mai bun parametru fizic cuantificabil al luminii în cazul aplicațiilor CCTV este intensitatea acesteia, numită iluminare. Acesta măsoară luminozitatea unei suprafețe într-un punct dat (fluxul luminos pe unitatea de suprafață). Unitatea de măsură a iluminării în Sistemul Internațional este Lux-ul [lx]. Metrii de iluminare (luxmetrii) sunt bine cunoscuți celor cu experiență în aplicațiile de fotografie profesională.

Tabel nr.3 Valori ale iluminării unor suprafețe în cadrul unor compoziții întâlnite în natură.

Atunci când lumina este insuficientă pentru a genera o imagine utilă, trebuie să fie utilizată iluminarea suplimentară. Aceasta poate fi creată prin:

metode de iluminat tradiționale – lumină vizibila (lămpi, proiectoare)

iluminare în spectrul infraroșu (lămpi IR)

UAS pot avea împreună camere optică sau IR, dar acestea În ambele cazuri, testarea acestora este destul de similar în ceea ce privește payload. Sensibilitatea și rezoluția ambele tipuri de senzori sunt testate și analizate la fel ca pe un avion cu echipaj uman.

Parametrii care se verifică pentru o cameră IR sunt:

Numărul de pixeli

Diferența de zgomot temperatură echivalentă (NETD)

Banda spectrală

Durata de viață a senzorului

Diferența de temperatură rezolvabilă minimă (MRTD)

Câmp vizual

Interval dinamic

Putere de intrare

Masa și volumul

Parametrii care se verifică la o cameră optică:

Rezoluția;

Sensibilitatea;

Raportul Semnal Zgomot (Signal Noise Raport – SNR);

Compensarea Luminii din Spate (Back Light Compensation – BLC);

Automatic Gain Control (AGC);

Electronic Iris;

Shutter Speed;

Balanta de Culori;

Sincronizarea;

OSD (On Screen Display);

Detectie de miscare;

Zone de mascare;

Testarea tuturor acestor parametrii ar trebui să se desfășoare atât static (sol) cât și dinamic (în zbor).

Rezultatul cel mai important de orice evaluare este acuratețea generală a sistemului. Prin definiție, exactitatea sistemului nu este mai bună decât acuratețea sistemului care furnizează informații la acesta. Sunt necesare o serie de evaluări în cazul în care există intenția este de a îmbunătăți acuratețea dorită:

1) În primul rând, precizia de navigație al UAS trebuie să fie precise, deoarece este de obicei la baza calculelor de direcționare rămase. Anterior UASs bazat în principal pe GDT urmărire în raza de acțiune și azimut (ρ, θ) pentru locație vehiculului aerian. Aceste sisteme necesită un studiu foarte precis de locul GDT pentru a oferi o precizie rezonabilă. Sistemele mai noi folosesc, în general, datele-P Cod GPS sau GPS diferențiale pentru

Date de poziție vehiculului aerian.

2) Apoi, vehicul aerian altitudine, atitudinea și titlul trebuie să fie rezolvate cu precizie. De obicei acest lucru trebuie să fie mai bine decât o zecime de grad în toate cele trei axe de rezultate bune. Unele sarcini utile pot furniza aceste date, în mod independent, dar că nu este de obicei cazul. Altitudine GPS-ul este de obicei nu suficient pentru buna

rezultate ca urmare a geometriei satelit în raport cu axa verticală.

3) Sarcina utilă indicând unghiuri în raport cu vehiculul aerian trebuie să fie acum rezolvată cu un grad ridicat de precizie.

4) În cele din urmă, altitudinea țintă trebuie să fie furnizate. Acest lucru poate fi realizat prin compararea locația țintă a unei baze de date elevației terenului, sau prin furnizarea gamă înclinat prin laser sau cu alt dispozitiv cu rază constatare.

În plus față de precizie, rata de actualizare a acestor date către computerul de direcționare (care poate fi aer sau sol) trebuie să fie suficientă în raport cu viteza vehiculului aer. A 1 Hertz modificare la 120 de noduri poate produce o 200 de metri (aproximativ 66 metri), eroare în calculul de bază.

Comunicații releu

Sistemele de comunicații releu ca ambarcate pe UAS sunt folosite frecvent pentru a crește distanța de trasmisie dincolo de limita vizibilității directe pentru alte sisteme. Probele în zbor a acestor sisteme necesită o atenție specială coordonării în frecvență și problemelor de compatibilitate electromagnetică. De obicei, integrarea acestor tipuri de sarcină utilă va necesita ecranare suplimentară și dezvoltarea de filtre trece bandă. Este important de a testa sistemul UAS pe toate frecvențele de comandă și control disponibile. Cele mai multe UAS pot lucra în salt de frecvență iar incapacitatea de a testa toate combinațiile de frecvență în care lucrează data link poate duce la probleme majore în dezvoltarea operațională.

Bruiaj electronic

Sarcini utile de tip aparatură de bruiaj electronic activ sunt folosite pentru a neutraliza canalele de comunicații ale posibilor inamici și blocarea sau încetinirea transmiterii. Evident, toate comentariile enumerate la alineatul precedent se aplică la bruiaj electronic. Efecte posibile ce apar în cadrul sistemului propriu cum ar fie distrugerea circuitelor electronice și a senzorilor de zbor trebuiesc eliminate. este neobișnuit. Testarea acestor sisteme, odată integrate cu succes, este de obicei centrat pe eficacitatea sarcinii utile în raport cu efectelele asupra sistemelor electronice a posibilelor ținte. Acest lucru va implica multe zboruri la diferite distanțe și înălțimi pentru a studia posibilele efecte ale bruiajului activ.

Emulare

Pachetele de emulare pot fi folosite pentru a "debusola" senzorii în identificarea UAV-ului ca o altă aeronavă sau chiar vehicul de suprafață. Cel mai adesea, ele vor avea emițătoare RF, necesitând o atenție la problemele de EMC precum pachetele de relee și emitătoarele perturbatoare descrise mai sus. De asemenea, profilele de test de zbor vor necesita cel mai probabil iluminare cu diverse sisteme de detectare a amenințărilor pentru a cuantifica eficiența sarcinei utilă.

Detectoare nucleare, biologice, chimice

Senzorii detectori nucleari, biologici și chimici (NBC) pot varia de la unități de foarte mici (mai puțin de 450g), care trebuie să fie verificate vizual, până la sisteme de peste 18kg care pot descărca date despre tipuri de agent și concentrații specifice. Testarea de dezvoltare începe, de obicei, este concentrată pe integrarea cu fluxuri de telemetrie existente, sau adăugarea de link-uri specifice de sarcină utilă. Sistemele trebuie apoi testate pentru funcționalitate, adesea implicând utilizarea unui agent de simulanți pentru declanșarea detectării. Unele detectoare necesită profile de zbor care plasează vehiculul aerian într-un nor simulant, în timp ce altele pot detecta din poziția de repaos. În cazul testelor nucleare sau radiologice, emisiile RF sunt în general folosite pentru a simula terenul, iar aeronava/sarcina utilă este utilizată pentru a mapa concentrațiile. Atentia siguranța materialelor periculoase este critică în timpul planificării și executării testelor zbor a acestor sisteme.

Payload letal

În contextul conflictelor actuale (lupta antiteroristă) integrarea de sarcini utile letale este o cerință pentru sistemele UAS. Sisteme de rachete Aer-Aer sau Aer Sol și pot fi integrate și testate pe aceste platforme aeriene. Vor fi necesare abordări clasice de cu aeronave cu echipaj uman pentru testarea sistemului de arme și apoi montarea acestuia pe UAS. În plus, legat de problema armelor trebuie decis cine eliberază consimțământul de utilizare a acestora, mai precis omul sau sistemul decide ordinul de deschiere a focului, deoarece acestea implică probleme politice, sociologice etc. și mai puțin tehnice. Totodată în timpul testelor trebuie verificate toate testele de securitate și siguranță pentru a nu executa focul sau lansarea accidental.

5.7. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare pentru lansare si aterizare la punct fix

Planificarea înainte de zbor trebuie să includă selecția sistemului de lansare și recuperare:

Mediul spațiului aerian

Mediul frecvenței radio (RF)

Utilizarea echipamentului de lansare și recuperare (șine, plase etc)

Distanța de la postul de control

Orice sistem de lansare și recuperare necesar trebuie să fie proiectat, construit și testat în conformitate cu un standard de consens adecvat.

Siguranța personalului ce lucrează în preajma sistemului de lansare/aterizare reprezintă o preocupare mare. Persoalul neautorizat trebuie să păstreze o distanță de siguranță (minim 50 de metri) față de zona de lansare/aterizare. Echipele trebuie să exerseze în mod regulat pe simulatoarele de la sol proceduri ca decolarea, aterizarea și cazurile speciale/ operațiunile de urgență. Operatorii trebuie să urmeze cursuri de formare specifice și respecte listele de verificare (checklist). Liderii (îndrumătorii) trebuie să se asigure că listele de verificare sunt întocmite corect și sunt actualizate. Pentru fiecare UAV în parte alegerea terenului este cea mai importantă caracteristică în cazul operațiunilor de lansare/aterizare.

Sistemul de lansare/aterizare poate fi foarte simplu, precum lansarea manuală, sau mai complicată ca un sistem de tip sandou, pneumatic sau hidraulic. Oricare ar fi sistemul de producție, trebuie demonstrat că este în conformitate cu specificațiile sistemului de integrare proiectat și cu specificațiile furnizorilor pentru echipamentul folosit. Cerințele sunt date de respectarea configurației cunoscute ce nu introduce erori în funcționarea UAS ce ar putea determina degradarea sistemului, siguranța echipajului sau siguranța zborului UAS. Verificarea producției trebuie să includă verificarea produsului pentru fiecare sistem de lansare și decolare în parte pentru a se asigura ca UAS-ul va fi lansat în siguranță în limitele pachetului de lansare specificat de producator. În acest caz sistemul de lansare trebuie să respecte cerințele cerute de standardul F2585.

Siguranță (F2585)

O analiză de siguranță a sistemului trebuie efectuată în conformitate cu un proces recunoscut de CAA (Autoritatea Aeronautică Civilă) precum MIL-STD-882 pentru identificarea și atenuarea, atunci când este cazul, riscurilor în sistemul de proiectare.

Sistemul de lansare nu trebuie să impună utilizarea sau depozitarea de materiale explozibile pentru operațiune.

Sistemul de lansare nu trebuie să depoziteze explozibili sau alți combustibili în configurația lor proiectată fără:

Notificare scrisă în manualul operațional, ca parte a descrierii configurației.

Text de avertizare pe lansator, vizibil pentru operatorul lansatorului, atât în dtare de depozitare, cât și de folosințî a lansatorului.

Lansatorul nu trebuie să evacueze nici un material solid sau structură, altele decât amprenta lansatorului doar dacă zona înconjurătoare a fost eliberată/degajată corespunzator. Pentru a preveni un ansamblu de transfer de creere a unui pericol, trebuie folosit un sistem de frânare, pentru a încetini ansamblul de transfer pentru viteze la decolare ale UA mai mari de 50 knots.

5.8. Elaborare manual tehnic pentru metodele de experimentare a interoperabilității UAS

Utilitatea oricărui sistem UAS este limitată în cazul în care datele colectate de senzorii, și controlul obiectivelor care urmează să fie urmărită trebuie să respecte legislația în special în zona penală, astfel nu vor fi agreate ca dovezi.

Sistemele militare destinate pentru a satisface nevoile de servicii comune ale diferitelor armate aflate în aceeași alianță (NATO) trebuie să respecte standarde de interoperabilitate, pentru a se asigura că acestea pot furniza date de misiune, care pot fi utilizate de folosit de oricare dintre forțele implicate într-o campanie. Joint Interoperability Testing Command (JITC) este responsabil pentru stabilirea și verificarea acestor standarde.

În mod similar, la un nivel international, standardele sunt necesare pentru a garanta că țările NATO pot controla și exploata produsul oferit de UAS. În acest scop, , a fost dezvoltat STANAG NATO (STANAG) 4586. Acest acord detaliază procesele și interfețele necesare pentru a asigura comanda și controlul, precum și exploatarea datelor pentru diverse misiuni și UAS dezvoltate și operate de către țările membre NATO.

Bibliografie:

[1] [ http://ro.wikipedia.org/wiki/Atmosfera_P%C4%83m%C3%A2ntului]

[2] Petrescu Constantin: Curs teoretic de zbor, 2005; [2]

[3] Aeroclubul României: manual de pregătire teoretică pentru licența de pilot privat PPL(A), Meteorologie, București 2011

[4] Dumitru Popovici Ionescu Conta Mugurel: Principiile Zborului (Aerodinamica Zborului)

București 2009

[5] Daniel GighileanuI: Influența atmosferei asupra aparatelor de zbor (http://www.infoaviatie.ro/influenta-atmosferei-asupra-aparatelor-de-zbor/), 2011

[6] POVARĂ RODICA:Meteorologie generala, Editura Fundatiei România de Mâine, 2006

Research and Technology Organisation : Unique Aspects of Flight Testing Unmanned Aircraft Systems, RTO AGARDograph 300, Flight Test Technique Series – Volume 27, April 2010;

[2] Ordin nr. 806/2007 din 31/08/2007, Publicat in Monitorul Oficial Partea I nr. 637 din 18/09/2007 pentru aprobarea Reglementării aeronautice civile române RACR-AZAC "Admisibilitatea la zbor a unor categorii de aeronave civile", ediția 01/2007;

[4] http://ro.wikipedia.org/wiki/Instrumente_de_bord

[5] Breneman, K., Flying Qualities and Performance Evaluation of the BQM-147A with a Simulated Communications Jammer. Air Test and Evaluation Squadron 23 Report of Test Results Document Number SA-5R-92, 23 June 1992.

[6] Masters, G., Gordon, V.C., Lenahan, T., Landmann, M.A., O’Connor, J.C., Young, R.A. and Denihan, S.G., U.S. Naval Test Pilot School Flight Test Manual: Systems Testing. USNTPS-FTM-NO. 109, January 2005.

[7] http://ro.wikipedia.org/wiki/Atmosfera_P%C4%83m%C3%A2ntului

Bibliografie:

[1] [ http://ro.wikipedia.org/wiki/Atmosfera_P%C4%83m%C3%A2ntului]

[2] Petrescu Constantin: Curs teoretic de zbor, 2005; [2]

[3] Aeroclubul României: manual de pregătire teoretică pentru licența de pilot privat PPL(A), Meteorologie, București 2011

[4] Dumitru Popovici Ionescu Conta Mugurel: Principiile Zborului (Aerodinamica Zborului)

București 2009

[5] Daniel GighileanuI: Influența atmosferei asupra aparatelor de zbor (http://www.infoaviatie.ro/influenta-atmosferei-asupra-aparatelor-de-zbor/), 2011

[6] POVARĂ RODICA:Meteorologie generala, Editura Fundatiei România de Mâine, 2006

Research and Technology Organisation : Unique Aspects of Flight Testing Unmanned Aircraft Systems, RTO AGARDograph 300, Flight Test Technique Series – Volume 27, April 2010;

[2] Ordin nr. 806/2007 din 31/08/2007, Publicat in Monitorul Oficial Partea I nr. 637 din 18/09/2007 pentru aprobarea Reglementării aeronautice civile române RACR-AZAC "Admisibilitatea la zbor a unor categorii de aeronave civile", ediția 01/2007;

[4] http://ro.wikipedia.org/wiki/Instrumente_de_bord

[5] Breneman, K., Flying Qualities and Performance Evaluation of the BQM-147A with a Simulated Communications Jammer. Air Test and Evaluation Squadron 23 Report of Test Results Document Number SA-5R-92, 23 June 1992.

[6] Masters, G., Gordon, V.C., Lenahan, T., Landmann, M.A., O’Connor, J.C., Young, R.A. and Denihan, S.G., U.S. Naval Test Pilot School Flight Test Manual: Systems Testing. USNTPS-FTM-NO. 109, January 2005.

[7] http://ro.wikipedia.org/wiki/Atmosfera_P%C4%83m%C3%A2ntului