Testy spadochronowych systemów ratunkowych w samolotach kategorii UL i LSA

Sequence taken from the test of rescue system for the American aircraft Cirrus with the parachute BRS.

Wiele samolotów ultralekkich jest wyposażonych w zintegrowane, spadochronowe systemy ratunkowe, wyzwalane poprzez silniki rakietowe. Jak inne produkty pod nadzorem LAA ČR, systemy ratunkowe również podlegają procedurze certyfikacji. Dla uzyskania certyfikatu typu należy udowodnić, że spełnione są wymagania przepisów zarówno dla całego systemu spadochron rakieta, jak i oddzielnie dla samego spadochronu. Dla spadochronu muszą być spełnione określone warunki odnośnie jego wytrzymałości, czasu otwarcia oraz prędkości opadania. Producent definiuje podstawowe parametry użytkowania danego spadochronu, jego nośność i maksymalną prędkość otwarcia, a ściślej największą możliwą prędkość w czasie otwarcia czaszy spadochronu oraz najkrótszy czas konieczny do rozwinięcia i wypełnienia czaszy spadochronu. Z tych wielkości wyprowadza się użyteczną wysokość niezbędną do uratowania samolotu i załogi.

Dla projektanta samolotu trudnym zadaniem okazuje się takie dostrojenie momentu otwarcia spadochronu, aby spełniony został wymóg czasu jego rozłożenia. Im dłuższy czas otwarcia spadochronu, tym słabsze jest uderzenie dynamiczne a co za tym idzie niższe wymagania, co do wytrzymałości spadochronu oraz elementów mocowania, a także niższe wymagania w zakresie obciążenia punktów mocujących na ramie samolotu.

Niestety, z drugiej strony, wydłużeniu ulega czas, a wraz z nim konieczna wysokość napełniania się spadochronu. Projektant musi zaprojektować spadochron w taki sposób, aby odpowiadał podanej tolerancji nie tylko w zakresie przepisów (np. według niemieckiego DULV – czas otwarcia wynosi 4,5 sekundy), ale również w zakresie osiągnięcia kompromisu pomiędzy powyższymi wymogami. Można temu zaradzić podejmując szereg kroków technicznych w zakresie – kształtu czaszy, rozmiaru otworu centralnego, możliwych systemów z różnymi klapami i otworami, a przede wszystkim w zakresie rozmiaru, kształtu i rodzaju materiału oraz obszaru ślizgowego który spowalnia czas otwarcia czaszy. Przykładowo, ślizgacz wykonany jest z tkaniny lub siatki spiralnej posiadającej przelotki na obwodzie zewnętrznym, przez które przebiegają liny spadochronu. Ślizgacz luźno opiera się na spodniej części czaszy. W trakcie otwierania się spadochronu, ślizgacz nie pozwala czaszy na pełne otwarcie – otwiera się ona tylko do średnicy ślizgacza. Podczas tej fazy spadochron ma kształt gruszki i redukuje pierwsze uderzenie dynamiczne. W efekcie tego, dzięki powstaniu nadciśnienia, czasza zaczyna się rozszerzać a ślizgacz układa się wzdłuż lin spadochronu – w wyniku tego spadochron powoli się otwiera aż do osiągnięcia pełnego otwarcia. Do regulacji prędkości otwierania konieczna jest zmiana średnicy ślizgacza, jego powierzchni oraz innych ww. części czaszy.

Dążeniu do ześlizgu przeciwstawia się ciśnienie dynamiczne na powierzchni ślizgacza zależne od prędkości samolotu w momencie rozpostarcia się czaszy.

Po prostu, wszystko to jest kwestią bogatego doświadczenia oraz długotrwałych testów i każda firma posiada taką wiedzę. Podczas projektowania spadochronowych systemów rakietowych nie jest ważna tylko wiedza projektantów oraz wymagania producentów samolotów, ale również obowiązujące przepisy.

Aktualnie znamy i korzystamy z trzech przepisów dotyczących systemów ratunkowych (dalej Z.S.)

Poniżej przedstawiliśmy ich najważniejsze elementy.

Picture from the drop test of parachute for the Galaxy rescue system

Przepisy ZS 2 – LAA ČR

System ratunkowy nie jest obowiązkowy. Maksymalne dopuszczalne opadanie wynosi 6,8m/sek. do AMSL. Wytrzymałość spadochronu sprawdzana jest przy maksymalnej wadze i maksymalnej prędkości i powiększana jest o współczynnik 1,05. Dla prędkości maksymalnej należy wykonać przynajmniej próby zrzutowe.

Nie wyznacza się czasu otwarcia czaszy przy wadze w przedziale 450 – 560 kg, producent liczy lub mierzy minimalną wysokość otwarcia przy prędkości 65 km/h, a wartość ta przedstawiana jest w parametrach technicznych systemu ratunkowego. Ponadto, podczas tych prób, należy zawsze sprawdzać wstrząs związany z otwarciem. Dalej, na podstawie prób zrzutowych sprawdzana jest stabilność (oscylacja, kołysanie).

Przepisy ZS 2 wymagają również przeprowadzenie przynajmniej trzech prób odpalenia z przyczepy ciągnionej przez pojazd.

Dwie z nich obejmują kontrolę otwarcia czaszy przy prędkości 65 km/h, gdzie przynajmniej jedna próba powinna zostać wykonana przy spadochronie wystrzeliwanym w górę ponad przeszkodę holowaną za pojazdem poruszającym się z prędkością 100 km/h. Przeszkoda symuluje ogon samolotu w kształcie litery T.

Ma ona wysokość 2 m i oddalona jest o 4 m od miejsca wystrzelenia spadochronu. W tym przypadku próba musi wykazać wystarczające rozpostarcie się czaszy, które zagwarantuje że nie dojdzie do jej zaplątania w poziomym usterzeniu ogonowym.

Przepisy DULV

(Deutche Ultralight Verband)
Republika Federalna Niemiec
Każdy samolot UL w Niemczech musi być wyposażony w systemy ratunkowe.

Wynika to z przepisów państwa niemieckiego.

The Mi-8 helicopter used for described drop tests
Right picture: Container with the weight of required weight before the drop test

Wytrzymałość spadochronu sprawdzana jest przy maksymalnej wadze i maksymalnej prędkości. Nie jest ona mnożona przez żaden współczynnik. Przepisy wymagają przeprowadzenie przynajmniej trzech prób zrzutowych przy prędkości, która nie może być niższa od prędkości samolotu VNE. Podczas tej próby należy określić uderzenie otwarcia. Kolejne próby zrzutowe służą do określenia stabilności, podobnie jak w przepisach czeskich. W przypadku testów systemów ratunkowych zgodnie z przepisami niemieckimi ważny jest współczynnik k. Ustalany jest on na podstawie wielkości maksymalnej dopuszczalnej prędkości do wagi samolotu, co daje stosunek VNE/m.

Ten współczynnik określa minimalną wysokość otwarcia czaszy, a co za tym idzie granicę bezpieczeństwa.

Współczynnik ten precyzuje również prędkość przy której prowadzona jest próba systemu.

Zgodnie z przepisami niemieckimi należy wykonać przynajmniej trzy próby odpalenia, celem sprawdzenia funkcjonowania systemu oraz otwarcia czaszy przy współczynniku k mniejszym niż 0,4 (prędkość przeprowadzenia próby waha się w zależności od prędkości zrzutu w przedziale od 45 do 65 km/h).

Przy współczynniku wyższym od 0,4, próba określająca minimalny czas otwarcia czaszy wykonywana jest poprzez zrzut z samolotu lub helikoptera lecącego z prędkością 120 km/h.

Czas otwarcia czaszy systemu ratunkowego przy samolocie ważącym 472,5 kg nie może być dłuższy niż 4,5 sek. od uruchomienia silnika rakietowego. Przepisy niemieckie wymagają surowego przestrzegania tej wartości. Przy ustalaniu i próbach czasz systemu ratunkowego przy wysokich prędkościach, kontrolowany poziom minimalnej wysokości ocalenia samolotu wraz z załogą powiększany jest z 60 – 80 m nad ziemią (potwierdzone przypadki ocalenia z systemem GRS w przeszłości) do 120 – 160 m nad ziemią – tak więc bezpieczna możliwa wysokość ocalenia przez te systemy ratunkowe ulega prawie podwojeniu. Dlatego też decyzja pilota o wolnym locie poniżej 150m nie będzie zbyt bezpieczna w przypadku zastosowania systemów ratunkowych stosowanych przy wyższych prędkościach. Po prostu, nie jest aktualnie możliwe osiągnięcie niskiej wagi systemu ratunkowego dla samolotu ultralekkiego, który zdołałby ocalić załogę samolotu na wysokości 60 m nad ziemią poruszającego się z krytyczną prędkością 300 km/h. W tym przypadku wysokość ocalenia przesunięta została na przynajmniej 120 m nad ziemią.

Opadanie przy spadochronowym systemie ratunkowym przeznaczonym dla samolotu UL nie może przekraczać 7,5m/sek.(mierzone 30m nad ziemią przy wykorzystaniu sznura opadowego). Przeliczając na 1000m AMSL każdy punkt zakotwiczenia samolotu wraz z pętlami i przewodami połączeniowymi musi wytrzymać zmierzone uderzenie otwarcia czaszy powiększone o współczynnik bezpieczeństwa wynoszący 1,5. W związku z podanym czasem otwarcia, który zgodnie z przepisami niemieckimi wynosi 4,5 sek., im lżejszy lub mniejszy spadochron, tym większe uderzenie otwarcia. Oznacza to, że oczekiwana oszczędność na wadze czaszy powoduje (odnośnie wymaganej wytrzymałości punktów zakotwiczenia systemu ratunkowego) nieproporcjonalny wzrost wagi samolotu. Tak więc, im więcej punktów zakotwiczenia do samolotu, tym cięższa jest rama samolotu porównując samolot na rynku niemieckim z samolotami na rynku USA lub w innych krajach, które uznają nasze lub amerykańskie przepisy dotyczące różnych wytrzymałości przednich i tylnych punktów zakotwiczenia pętli lub przewodów prowadzących do czaszy. Zgodnie z naszymi lub amerykańskimi przepisami, rama samolotu oraz cały system ratowniczy są dzięki temu o wiele lżejsze.

Partly open canopy of the rescue system after the drop.Well seen is the slider ring.

Republika Czeska akceptuje obydwa przepisy, a próby wykonywane według przepisów niemieckich mogą odbywać się w obecności głównego inspektora Czech. Jest to kolejny ważny krok we współpracy i wzajemnym zaufaniu DULV w stosunku do LAA ČR.

Przepisy dla kategorii LSA – USA

Amerykańska kategoria LSA obejmuje lekkie samoloty sportowe nie przekraczające wagi 600 kg. W przypadku tych samolotów instalacja systemu ratunkowego nie jest obowiązkowa.

Maksymalna dopuszczalna prędkość samolotu z kategorii LSA w locie poziomym wynosi 222 km/h. Współczynnik wzrostu prędkości do bezpieczeństwa wynika z prędkości przy 75% mocy silnika, co odpowiada 109 węzłom (tj. ok. 222km/h). Wielokrotność określająca bezpieczeństwo ma wartość 1,21 (prędkość testowa wynosić wtedy będzie ok. 245 km/h).

The Cirrus aircraft under the BRS rescue system tested in USA.

Przepisy dopuszczają podczas testów niewielką tolerancję. Poniżej przedstawiliśmy przykład:

Dla wagi współczynnik ten mógłby wynosić 1,22 a dla prędkości 1,23. W związku z powyższym, skumulowana wielokrotny wskaźnik bezpieczeństwa powinien wynosić przynajmniej 1,5 (1,22 x 1,23 = 1,5006; powyższe wartości powinny być zrównoważone. W tej kategorii określają go amerykańskie przepisy FAA. Poza tym, powinno zostać określone uderzenie otwarcia (w funtach lub kN.)

Aby sprawdzić tempo opadania i określić prędkość, spadochron powinien zostać przetestowany przy wadze roboczej (na przykład przy 472,5 kg i prędkości wynoszącej 90km/h).

W celu sprawdzenia wytrzymałości czasza powinna zostać zrzucona trzy razy. (Na przykład, przy maksymalnej wadze roboczej – ładowność systemu ratunkowego – będzie to 473 kg, które po przemnożeniu przez wskaźnik bezpieczeństwa wynoszący 1,25 da wagę 591 kg, w związku z tym prędkość zrzutu powinna wynosić 245 km/h). Przepisy w USA nie rozwiązują kwestii tempa opadania czaszy i czasu potrzebnego na jej otwarcie, a opadanie przeliczane jest do wysokości 5000 ft / 1500m AMSL.

W USA wszystkie te kwestie przenoszone są na firmy (oraz niewidoczną rękę rynku). Producenci nie mają obowiązku publikowania tych wartości.

Ważną kwestią jest oznaczenie wszystkich niebezpiecznych funkcjonalnych części systemu. Przykładowo, naklejką oznacza się otwór przez który wylatuje rakieta po jej aktywacji (podobnie jest w przypadku LAA ČR). Również w kabinie znajdują się odpowiednie oznaczenia. Na stronach internetowych producentów musi znajdować się tak zwany kontakt Awaryjny mówiący o tym, co należy zrobić w razie wypadku, aby zapobiec obrażeniom na skutek niewłaściwej obsługi systemu ratunkowego. Równie ważne jest, aby w przedstawionych tam instrukcjach znajdowały się informacje dotyczące pracowników straży pożarnej oraz ekip ratunkowych. W USA wykonano to rzeczywiście bardzo dobrze.

W przypadku samolotu w kategorii eksperymentalnej w USA, można zainstalować jakikolwiek system ratunkowy i nikt nie będzie interesował się taką instalacją oraz jej spadochronem. Jednak w samolocie tej kategorii nie można prowadzić działalności komercyjnej.

Amerykańskie przepisy w zakresie systemów ratunkowych dla samolotu Cirrus.

Inż. Milan Bábovka: Samoloty firmy Cirrus to jedyne maszyny w kategorii General Aviation według standardu Światowego, które wyposażone są w balistyczne systemy ratunkowe.

Maksymalną wagę startową nowo zaprojektowanego samolotu Cirrus do sprzedaży w 2007 roku ustalono na poziomie 1724 kg. Do wykorzystania wliczono jedną, dwie lub trzy jednostki spadochronowe. Spółka ogłosiła typowy przetarg na dostawę systemu ratunkowego o parametrach przewyższających aktualne możliwości techniczne. W tym przetargu uczestniczą spółki czeskie, również spółka Galaxy.

Aktualnie samoloty Cirrus SR22-G2 i SR20-G2 o wadze do 1500kg, stosują jedną czaszę z czasem otwarcia pomiędzy od 6,5 do 6,8 sek., co odpowiada oczekiwanym wymaganiom w przypadku wykonywania okręgów nad lotniskiem, gdzie ma miejsce mniej więcej 80% wszystkich wypadków.

W większości przypadków wynikają one z błędów pilota spowodowanych stresem związanym z ruchem powietrznym. Nowy Cirrus ma posiadać przynajmniej taki sam lub nawet bardziej wydajny system ratunkowy. Czas otwarcia ma nie przekraczać 6,5 sek. (odpowiednio 5,0 sek.dla czaszy) przy prędkości 90km/h.

Wymagania są podobne do wymagań LSA. Samolot Cirrus jest maszyną pięcioosobową. Bardzo trudno jest dla niej skonstruować urządzenie spadochronowe spełniające zalecane wymagania. Jako podstawę poprawy współczynnika bezpieczeństwa wyznaczono graniczną prędkość manewrową, która wynosi 296 km/h. Po przemnożeniu jej przez współczynnik 1,2 prędkość testowa wyniesie 356 km/h, a waga 1724 kg x 1,2 = 2068 kg. Zgodne jest to z wyłączeniem dotyczącym redukcji całkowitej wartości współczynnika z 1,5 do 1,44. Wyłączenie to zostało przyznane spółce Cirrus przez FAA po długich negocjacjach, ponieważ pierwotny wymóg 1,5 nie był możliwy do osiągnięcia w przypadku prędkości manewrowej.

Również w przypadku nowoprojektowanego systemu trudno będzie spełnić te wymagające warunki techniczne szczególności w sytuacji, gdy technologia spadochronowa ograniczona jest bardzo krótkim czasem otwarcia od aktywacji systemu i ograniczoną wagą systemu ratunkowego. W aktualnie produkowanych samolotach typu Cirrus, żaden z systemów nie pozwolił osiągnąć oczekiwanego współczynnika 1,5. Nowe zlecenie pozwala na to, aby całkowita waga systemu ratunkowego wyniosła 27 kg.

Wykazując postępy w zakresie poprawy bezpieczeństwa załóg małych samolotów, spółka Cirrus ustaliła pewną tendencję. Dowodem tego, że systemy ratunkowe w samolotach działają jest fakt uratowania do tej pory dziesięciu samolotów z załogami (w jednym przypadku nawet samolotu z niesprawnym system sterowania). W nowym zakładzie spółka Cirrus dziennie produkuje od dwóch do trzech kompletnych samolotów. Czasze dla tych samolotów są dokładnie sprawdzane wraz z kontrolą prędkości opadania, która nie może przekraczać 7 m/sek.(przeliczonych na 1524 m ASML)

W siedzeniach stosowane są materiały tłumiące celem redukcji wpływu uderzenia na pasażerów w razie twardego lądowania. Rakieta jest w pełni odseparowana od użytkowników, ponieważ z uwagi na spalanie się substancji chemicznych stosowanych w paliwie rakietowym w USA wydziela się trujący chlorowodór, co jest niemożliwe w przypadku bezdymnych proszków stosowanych tutaj w Czechach (jedno zmartwienie mniej dla nas). Mamy lepsze paliwo z firmy Synthesia, teraz Explosie a.s., dzięki zdolnościom ich personelu (po prostu tradycja i złote rączki).

Część druga:

27 kwietnia 2006 roku, w porcie lotniczym Hořín w pobliżu miasta Mělník Spółka Galaxy przeprowadziła próby spadochronowe pod nadzorem LAA ČR. Próby przeprowadzono poprzez zrzut z helikoptera MI-8. Załoga składała się z kapitana inż. J.Černý, drugiego pilota inż. J.Rajdy i operatora pokładowego S.Fuxa, który odpowiadał za zrzucenie spadochronu z obciążeniem.

Wymagane obciążenie uzyskano stosując stalowy pojemnik z dodatkowymi płytami stalowymi. Pomiędzy obciążnikiem a pętlą spadochronu umieszczono element łączący – urządzenie do pomiaru siły wykonane z miedzianego stożka deformującego umieszczonego w dynamometrze. Podczas próby, w momencie otwarcia spadochronu ma miejsce dynamiczne uderzenie otwarcia. Wyzwolona siła oddziałuje na stożek zmieniając jego kształt i grubość, z której możemy odczytać siłę towarzyszącą otwarciu.

Zainicjowanie otwarcia spadochronu odbywa się poprzez pętlę połączeniową o długości (4m), która po elektrycznej aktywacji otwiera mechanizm wyzwalający spadochronu.

Załoga leci na ustalonej wysokości 200 – 300 metrów zgodnie z wymogami poszczególnych zrzutów oraz zgodnie z wcześniej określonymi prędkościami, na przykład 90km/h, 120km/h lub 250km/h.

Pilot utrzymuje ustaloną wysokość i prędkość, w celu uzyskania wyższej dokładności drugi pilot przedstawia wartości i weryfikuje lot do miejsca zrzutu, a operator pokładowy zwalnia spadochron z obciążeniem. Aby utrzymać wszystkie parametry, załoga musi dokładnie koordynować swoją pracę. Zrzut rejestrowany jest przez kamerę znajdującą się na ziemi. Na podstawie nagrania można później określić kurs oraz zmierzyć czasy otwarcia czaszy.

Podczas powyższych testów przeprowadzono sześć zrzutów.

Jak sporządzić wykres porównawczy wykonanych prób uderzenia otwarcia?

Wykres sporządzany jest w taki sposób, że z każdego końca jednego pręta miedzianego o określonej średnicy pobierane są próbki, z których wykonywane są stożki testowe. Poddaje się je później próbom w pomieszczeniu testowym (w przedziale określonych wartości w kN), następnie przebadane partie są uśrednianie a na ich podstawie sporządzany jest wykres pomiarowy.

Opis systemu ratunkowego Galaxy

Czasza spadochronu umieszczana jest w pojemniku, który po aktywacji systemu jest wyciągany na zewnątrz. W dalszej kolejności, po naciągnięciu się linek spadochronu, pętli połączeniowej (o długości 5,5 m) oraz pętli ustalających, następuje jej rozwinięcie. Podczas tej fazy system w formie paczki wyciągany jest na wysokość ok. 18m ponad samolot, a następnie zaczyna się wypełniać. Zaletą tego systemu jest to, że czasza ulega rozwinięciu odpowiednio daleko od samolotu. Sprawdza się on głównie przy dużych prędkościach podczas, których występuje niewielkie ryzyko zaplątania się czaszy w elementy konstrukcyjne samolotu lub jego latające odłamki. Nawiasem mówiąc, spółka opatentowała tą zasadę w 1994 roku, numer patentu to 1859-94.

Opis jednego z testów DULV

Test DULV umożliwił sprawdzenie minimalnego czasu otwarcia spadochronu przy wadze 472.5 kg i prędkości przy, której następuje rozwinięcie spadochronu wynoszącej 120km/h. Wysokość zrzutu wynosiła 250m nad poziomem ziemi, a zarejestrowany czas otwarcia wyniósł 4,45 sekund od momentu zwolnienia z haka przytwierdzonego do helikoptera MI-8. Maksymalny czas otwarcia wynoszący 4,5 sek. określony został w przepisach. W rzeczywistości czas ten uważany jest za całkowity czas otwarcia, wliczając w to czas potrzebny na ustawienie się czaszy ponad samolotem po napełnieniu.

The Mi-8 flight for the drop test and the onboard operator Mr.Fuks before the moment of drop

Zarejestrowany czas od momentu zrzutu do momentu wyzwolenia się pojemnika okazał się równoważny czasowi realistycznego scenariusza wyzwolenia, od momentu odpalenia rakiety do momentu wyrzucenia i napełnienia się spadochronu nad samolotem.

Ważne jest, aby podczas projektowania spadochronu wykorzystać tak dużo dozwolonego przez przepisy czasu otwarcia czaszy jak to możliwe, ponieważ pozwala to stosować system przy większych prędkościach. Testowane czasze zaprojektowano dla prędkości nie przekraczających 320 km/h.

Po zakończeniu powyższego testu, wszystkie rezultaty poddano niezwłocznej analizie, włączając w to pomiar dynamicznego uderzenia otwarcia. Odbywa się to na podstawie pomiaru stopnia deformacji stożka miedzianego dynamometru, który stosowany jest do pomiaru uderzeń dynamicznych. Jego szerokość wyniosła 3,6 mm. Zgodnie z tabelą testową, odpowiada to uderzeniu dynamicznemu wynoszącemu 20.8 kN. Test dowiódł, że czasza spełnia wymagania w zakresie wymaganego czasu otwarcia i maksymalnej wartości uderzenia dynamicznego.

Kolejny test tej samej czaszy

Tym razem spadochron testowano przy wadze roboczej wynoszącej 472.5 kg dla Kategorii Ultralekkiej. Nasz pierwszy krok polegał na weryfikacji tego, czy czasza przeznaczona do testów DULV i posiadająca oznaczony czas otwarcia wynoszący 4,5 sek., sprosta testom wymaganym normami US-LSA.

Looks from the MI-8 helicopter during the drop test. Right pictures: Sequence from the drop test of the Galaxy rescue system

Waga testowa została podniesiona do 580 kg, co stanowiło wzrost o 22.7% w stosunku do poprzedniej wagi testowej. Prędkość testowa wyniosła 250km/h, wzrost o 23%. W związku z powyższym całkowity współczynnik bezpieczeństwa spełnił wymaganą wartość wynoszącą 1,5.

Pomiar uderzenia otwarcia dał wartość 34 kN, przy czasie otwarcia 3,75 sek., wliczając początkowy czas zrzutu. Odliczając czas zrzutu wynoszący 1,25 sek., czas netto całkowitego wypełnienia się czaszy wyniósł tylko 2,5 sek. Czasza przeszła test bez żadnych uszkodzeń. Deformacja stożka wyniosła 2,59mm.

Komentarz do powyższych testów

Inż.Milan Bábovka dodał: Nie zaleca się dalszego kontynuowania tych eksperymentów, ponieważ wszystkie czasze posiadają własne bezwzględne limity wytrzymałości, a wraz ze wzrostem obciążenia energią kinetyczną przy otwarciu występuje bardzo wysoki współczynnik “g”. Wiązałoby się to z dodatkowym wzmocnieniem ram samolotów, aby mogły one wytrzymać takie obciążenia, co równolegle spowodowałoby wzrost wagi.

W oparciu o prowadzone przez nasz przez długi czas testy i pomiary zrzutów spadochronu dowiedzieliśmy się, że nie jest możliwe testowanie czaszy tylko przy prędkości 300 – 320 km/h poprzez jedynie zrzucanie jej wraz z wymaganym obciążeniem roboczym, a następnie zastosowanie uzyskanych wartości w samolocie LSA. Odkryliśmy, że podczas samego zrzutu konieczne jest zastosowanie współczynnika korekcyjnego prędkości. Dlatego też, przy wymaganej prędkości otwarcia wynoszącej 321 km/h, samolot zrzutowy musi w rzeczywistości operować ze skalibrowaną prędkością lotu wynoszącą 350 km/h w momencie zrzutu. Konieczność zastosowania takiej korekty wynika z oporu jaki wytarza obciążenie przed napełnieniem się czaszy oraz z błędu wskazań prędkości lotu. Oczywiście do naniesienia takich korekt można również wykorzystać istniejące programy komputerowe oraz tabele. Istotne jest, aby właściwie określić te wartości, tak aby ostateczny projekt systemu ratunkowego charakteryzował się takimi samymi parametrami wydajności, jakie posiadał będzie system zainstalowany na samolocie posiadającym daną wagę/ osiągającym określoną prędkość.

Taki wzrost wagi o 22 – 25% potwierdza wytrzymałość czaszy w momencie otwarcia. Nie ma wymogu stosowania maksymalnej prędkości testowej.

W USA taki test jest niezbędny w przypadku wszystkich wag w zakresie Kategorii LSA.

Tak więc, testowanie czasu otwarcia czaszy przy prędkości minimalnej do 4,5 sek., zgodnie z wymogami obowiązującymi w Niemczech, nie jest ani praktyczne ani realne. Czas otwarcia czaszy ulega nieuchronnemu przedłużeniu, co pociąga za sobą wzrost wysokości niezbędnej do pełnego otwarcia i napełnienia się czaszy. Jakkolwiek, w General Aviation, zgodnie z obowiązującymi przepisami, wartość współczynnika bezpieczeństwa powinna wynosić 1,5. Na rynku funkcjonuje kilka mało istotnych zwolnień, takie jak to przyznane na rzecz Cirrus. Z tego powodu, większość producentów systemów ratunkowych nie jest w stanie odnaleźć satysfakcjonującego rozwiązania dla tego problemu, które pozwoliłoby na ocalenie samolotu w trakcie zwrotu z pozycji bazowej do pozycji końcowej na wysokości 150m nad ziemią. W tym przypadku konieczny całkowity czas otwarcia musiałby się kształtować na poziomie 6 – 6,3 sek. W związku z tym na otwarcie się czaszy pozostaje jedynie 5,0 sek.

Na zakończenie jeszcze o kilku innych testach.

Na lotnisku w pobliżu Mělníka testom poddano nową czaszę GRS 6/600 SD LSA (przeznaczoną dla amerykańskiej kategorii LSA do 600 kg) przy wartości roboczego MTOW powiększonego o 25%.

1. Zarejestrowany badany czas otwarcia przy minimalnej prędkości wynoszącej 90 km/h oraz wadze 600 kg wyniósł 5,8 sek. w tym czas zrzutu 1,25 sek. Zmierzone uderzenie otwarcia wyniosło 22,5 kN (wartość ta nie jest konieczna dla projektanta lub użytkownika samolotu). Obliczona wysokość ocalenia przy w pełni rozwiniętej czaszy wyniosła 130 – 140m nad poziomem ziemi.
2. Badany czas otwarcia przy maksymalnej prędkości wynoszącej 250 km/h oraz wadze 750 kg wyniósł 5,0 sek. wraz z czasem zrzutu. Zmierzone uderzenie otwarcia wyniosło 32,5 kN (wartość ta stanowi dowód wytrzymałości czaszy).
3. Badany czas otwarcia przy maksymalnej prędkości wynoszącej 250 km/h oraz wadze 600 kg wyniósł 5,34 sek., a co najistotniejsze przy tej samej wartości uderzenia dynamicznego, która wyniosła 22,5kN (jest to jedna z wartości wykorzystywanych przez projektanta samolotu, stosuje się ją również do sprawdzania najwyższego poziomu uderzenia otwarcia). Czasza wypełnia się lepiej wtedy, gdy wyrzucana jest przy wyższej prędkości z regulowaną prędkością poślizgu ślizgacza. Jeżeli czaszę zaprojektowano we właściwy sposób, uderzenie otwarcia nie ulegnie zmianie.

Inż.Milan Bábovka dodał: w efekcie przeprowadzenia w maju 2006r. testów zrzutowych spadochronu, spółka Galaxy GRS s.r.o. zakończyła dwuletni cykl rozwojowy systemów ratunkowych dla samolotów General Aviation oraz samolotów z kategorii LSA (norma obowiązująca w USA). W celu porównania czasów otwarcia czaszy, z instalacji na pojeździe wystrzelono łącznie 130 rakiet. Z samolotu L-410 Turbolet oraz z helikoptera MI-8 zrzucono łącznie 65 spadochronów. Ponadto, spółka złożyła wniosek o opatentowanie nowej serii 6 projektów czasz dla wagi 360 kg, 473 kg, 600 kg i 650 kg, z których każda posiada sprawdzony współczynnik bezpieczeństwa na poziomie 1,5.

Nowy ZS posiada następujące oznaczenia: GRS 6/360, 6/473, 6/600, 6/650 SD LSA, rok 2006.

Podsumowując, konieczne jest stwierdzenie, że waga GRS 6/600 SD LSA, wraz z 6m pętlą spadochronu oraz silnikiem rakietowym, wynosi jedynie 12,3 kg. Prędkość opadania wynosi jedynie 6,9 m/sek. Obecnie jest to prawdopodobnie najlepszy system ratunkowy w tej kategorii na rynku światowym.

New parachute testing methodology

With increasing demands for higher MTOW aircraft mass and higher VNE speeds (mainly due to new design capabilities and technologies), there was a need to change the testing methodology beyond the earlier limits (325 km/h and 700 kg respectively for the helicopter for 250km/h and higher weights). So, we have newly developed a unique technique for testing higher speeds up to 500 km/h and for weights up to 4.000 kg, in cooperation with the Institute of Aerospace Engineering of Brno University of technology. The new method uses the helicopter's full load capacity and free fall acceleration. The methodology is protected as our intellectual property and has been used by our company since 2015 to accurately test our products. We do the measurements using our own measurement base with sensors used in each test object and transmitted to the base wirelessly (this guarantees the retention of data in the ground base even in case of a "hard impact"). The test object in the tests is an aerodynamic body (specially designed shape with a guarantee of stable behavior) with a pitot tube, measuring base and other electronics.

Note:
Described tests were conducted at the time the regulation ASTM 2316-08. For this reason, it was necessary to test the weight increase by a factor of 1.25 and 1.21 speed koficientem that the resulting safety parachute had reached safety factor of 1.5 for the intended weight and speed.

With the new regulation issued by the ASTM 2316-12 test was modified for testing parachutes to test parachutes carried out on the aircraft or with concentrated loads (Dead load).

Since our company has performed and conducted all tests with concentrated loads is the strength factor of 1.5 has been directly included in the test values (weight-speed) .It is therefore necessary to test these values continue to rise.
Conversely, thus tested parachutes are under an amendment to 2316-12 strength and higher safety factor to 2.25 (1.5 x 1.5).

Testing involves as well the opening shock check - the magnitude of shock is measured by the size of deformation of the copper cone .( On the palm you can see the cone before and after the test)

Nadzór nad testami oraz opracowanie tekstu: główny inżynier LAA ČR inż. Václav Chvála, Komentarz autorstwa inż. Milana Bábovka z Galaxy.