Was sind die Umwelttests im Luft- und Raumfahrtbereich?

Bei Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt ist Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung. Komponenten müssen während der Missionen rauen Bedingungen wie Vakuum, extremen Temperaturen und Vibrationen standhalten. Umwelttests helfen dabei, die Produktleistung zu überprüfen, die Qualifizierung sicherzustellen und die langfristige Haltbarkeit zu bewerten. Da Luft- und Raumfahrtsysteme immer präziser, kompakter und langlebiger werden, werden fortschrittliche Umweltsimulationstests immer wichtiger.

Kürzlich gab ein Kunde, der die LIB-Umwelttestkammer (wie im Bild gezeigt) verwendet, positives Feedback, nachdem er Zuverlässigkeitsvalidierungstests durchgeführt hatte. Sie lobten die stabile Temperaturregelung, das gleichmäßige Luftstromsystem und die präzise programmierbare Steuerung des Geräts, die eine konstante Leistung während der Langzeittests gewährleistete. Der Innenraum aus Edelstahl, die verstellbaren Regale und die benutzerfreundliche Oberfläche sorgten für einen effizienten und zuverlässigen Betrieb. Diese erfolgreiche Anwendung zeigt einmal mehr, wie LIB Umwelttestkammern bieten zuverlässige Unterstützung für anspruchsvolle Testumgebungen in der Luft- und Raumfahrt.

Umwelttest im Luft- und Raumfahrtbereich

---

Die Leistung und Lebensdauer von Luft- und Raumfahrtprodukten sind eng mit der Zuverlässigkeit jeder Phase von Design, Herstellung, Validierung und Prüfung verknüpft. Unter diesen Faktoren ist die Zuverlässigkeit elektronischer Komponenten besonders wichtig, da sie die Grundlage des gesamten Luft- und Raumfahrtsystems bilden. Da Luft- und Raumfahrtausrüstung nach dem Einsatz in der Regel nur schwer oder gar nicht zu reparieren ist, kann selbst die Fehlfunktion einer einzelnen kleinen Komponente zum Scheitern der Mission oder zum Verlust des gesamten Systems führen. Jahrzehntelange Entwicklungs- und Betriebserfahrung in der Luft- und Raumfahrtindustrie haben immer wieder gezeigt, wie wichtig die Zuverlässigkeit der Komponenten ist.

Heute tritt die Luft- und Raumfahrtindustrie in eine neue Ära des schnellen Fortschritts ein. Nach großen Erfolgen bei bemannten Raumfahrt- und Weltraumforschungsprogrammen wird eine neue Generation von Luft- und Raumfahrtsystemen entwickelt und hergestellt. Diese fortschrittlichen Produkte stellen höhere Anforderungen an elektronische Komponenten, nicht nur in Bezug auf Leistung und Vielfalt, sondern auch in Bezug auf Zuverlässigkeit, Haltbarkeit, Miniaturisierung und Energieeffizienz. Da sich die Luft- und Raumfahrttechnologien ständig weiterentwickeln, wird erwartet, dass elektronische Komponenten eine längere Lebensdauer, einen geringeren Stromverbrauch und eine größere Stabilität unter immer anspruchsvolleren Bedingungen bieten.

Zuverlässigkeitstests im Luft- und Raumfahrtbereich sollten theoretisch Folgendes umfassen:

1.Höhe

2. Thermoschock

3.Vibration

Das Grundprinzip besteht darin, die Umgebungsvariablen, denen Luft- und Raumfahrzeuge im Flug oder im Weltraumbetrieb auf der Erde ausgesetzt sind, oder damit verbundene variable Faktoren, die im tatsächlichen Betrieb erzeugt werden, zur Referenzdefinition zu simulieren. Die Methode verwendet hauptsächlich den eingestellten Wert zur relevanten Überprüfung.  

Höhentest

---

LIB-Höhenkammern sind so konzipiert, dass sie Umgebungsbedingungen in großen Höhen reproduzieren, indem sie eine präzise Temperaturregelung mit einer einstellbaren Drucksimulation kombinieren. Diese Kammern ermöglichen Herstellern die Bewertung der Produktleistung und -zuverlässigkeit unter Bedingungen, die den realen Betriebsumgebungen bei Lufttransport-, Luftfahrt- und Raumfahrtanwendungen sehr ähnlich sind.

Produktmodell	A-1000	Höhentestkammer
Innenmaße	T 1500 B 1000 H 970 mm
Außenmaße	T 2050 B 1300 H 2200 mm
Temperaturbereich	—40℃ bis +150℃
Luftfeuchtigkeitsbereich	20 % ~ 95 % (mehr als 50 kPa können kontrolliert werden)
Temperaturschwankungen	≤ ±0,5℃
Temperaturabweichung	≤ ±2,0℃
Temperaturgleichmäßigkeit	≤ 2,0℃ (unter Normaldruck und ohne Last)
Heizrate	3℃/min
Kühlgeschwindigkeit	2℃/min
Druckbereich	Atmosphärendruck bis 0,5 kPa
Druckabweichung	± 2 kPa
Druckentlastungszeit	Atmosphärendruck bis 0,5k ≤30min
Druckkapselung	Manganstahl, Oberflächenspritzbehandlung
Andere Außenwandmaterialien	Doppelseitig verzinktes Stahlblech, Oberflächenspritzbehandlung
Innenwandmaterial	Platte aus Edelstahl SUS304
Vakuumsystem	Vakuumpumpe, Luftpumpen-Regelventil, Inflations-Regelventil

Touchscreen-Controller	Der Kompressor	Robuster Korrosionsschutz-Arbeitsraum	Integriertes Stromzugangsloch

Unter natürlichen atmosphärischen Bedingungen nimmt der Luftdruck mit zunehmender Höhe zunehmend ab. Beispielsweise beträgt der Luftdruck in einer Höhe von etwa 5.000 Metern etwa 50 % des normalen Drucks auf Meereshöhe. Bei 16.000 Metern sinkt der Druck auf fast ein Zehntel, während bei etwa 31.000 Metern der Druck auf etwa ein Hundertstel des Meeresspiegelniveaus sinkt. Diese Umgebungen mit extrem niedrigem Druck können die Leistung und strukturelle Integrität von Luft- und Raumfahrtprodukten und elektronischen Systemen erheblich beeinträchtigen. Daher werden Höhenprüfkammern verwendet, um kontrollierte Niederdruckbedingungen zur Bewertung der Produktzuverlässigkeit und -sicherheit in Luft- und Raumfahrtanwendungen zu schaffen.

Testmethode

Während der Prüfung wird die Probe in die Kammer gelegt, wo der Innendruck schrittweise auf das von der geltenden Prüfnorm geforderte Niveau reduziert wird. Die Kammer hält den angegebenen Druckzustand für einen definierten Zeitraum aufrecht, um das Verhalten und die Betriebsstabilität des Produkts zu bewerten.

Höhentests werden hauptsächlich verwendet, um die Fähigkeit von Komponenten, Geräten und kompletten Systemen zu beurteilen, Niederdruckumgebungen standzuhalten, die während der Lagerung, des Transports und des tatsächlichen Betriebs auftreten. Es eignet sich besonders für Produkte, die in Frachträumen von Flugzeugen transportiert werden, für Geräte, die in hochgelegenen Regionen betrieben werden, sowie für Produkte in der Luft- und Raumfahrt, die einer plötzlichen Dekompression in der Kabine oder schnellen Druckverlustszenarien ausgesetzt sind. Mithilfe des Tests lässt sich ermitteln, wie Niederdruckbedingungen und schnelle Druckänderungen die Produktleistung, die Dichtfähigkeit, den elektrischen Betrieb und die Gesamtzuverlässigkeit beeinflussen können.

Thermoschocktest

---

Der Temperaturschocktest ist ein Verfahren zur Beurteilung, ob das Erscheinungsbild des Geräts und die elektrische Leistung des Geräts beeinträchtigt werden oder versagen, wenn es schnellen Änderungen in der umgebenden atmosphärischen Umgebung ausgesetzt ist.

Name	Thermoschocktester	Temperaturschock-Testkammer
Modell	TS-500
Innenmaße des Testraums	650*650*500mm
Volumen des Testraums	211L
Jede Menge Testraum	50kg
Obergrenze der Vorheiztemperatur	+220℃
Aufheizzeit	Umgebungstemperatur auf ~ + 200℃, innerhalb von 30 Minuten.
Unterer Grenzwert der Vorkühltemperatur	-75℃
Abkühlzeit	Umgebungstemperatur auf ~ -70℃, innerhalb von 30 Minuten
Hoher Temperaturbereich	Umgebungstemperatur +20 bis +200°C
Expositionsbereich bei niedrigen Temperaturen	–65 bis -5°C
Erholungszeit	Innerhalb von 15 Minuten
Temperaturschwankungen	≤±0,5℃
Temperaturabweichung	≤±3 ℃
Regler	Programmierbarer Farb-LCD-Touchscreen-Controller
Kühlsystem	Mechanisches Kompressionskühlsystem
Außenmaterial	Stahlplatte mit Schutzbeschichtung
Beobachtungsfenster	Innenbeleuchtung, doppellagige thermostabile Silikonkautschukdichtung

Dieser Test sollte verwendet werden, wenn in der Umgebung des Geräts eine starke Temperaturänderung auftreten kann. Es wird verwendet, um die Auswirkungen plötzlicher Temperaturänderungen auf die Geräte, die Struktur und das Aussehen der Ausrüstung zu bewerten. Typische Situationen sind wie folgt:

1) Die Umstellung der Ausrüstung zwischen hohen und niedrigen Temperaturen.

2) Heben Sie die Ausrüstung schnell von der Hochtemperaturumgebung am Boden in die Niedertemperaturumgebung in großer Höhe.

3) Lassen Sie in großer Höhe und bei niedrigen Temperaturen heiße Geräte aus der Schutzhülle des Flugzeugs fallen.

Mehrere wichtige Faktoren beim Temperaturschocktest:

1. Expositionsbedingungen

Die Testtemperatur sollte entsprechend dem geografischen Standort und den Felddaten der Ausrüstung im tatsächlichen Anwendungsprozess bestimmt werden, und die Testtemperatur kann auch entsprechend den extremsten Nichtbetriebstemperaturanforderungen bestimmt werden. Die entsprechende Norm legt die Hoch- und Tieftemperaturprüftemperaturen von 70 °C bzw. -55 °C fest.

Hohe Temperatur: Die hohe Temperatur, die im geografischen Arbeits- und Lagerbereich auftreten kann, in dem das Gerät tatsächlich verwendet wird. Der gemessene Wert wird bevorzugt, und wenn kein Messwert vorhanden ist, wird die Extremwertbedingung für hohe Bodentemperatur ausgewählt.

Niedrige Temperatur: Die niedrigste Temperatur, bei der das Flugzeug während seines Fluges verwendet wird (beeinflusst von den Umgebungsbedingungen rund um die Ausrüstung, den Flugbedingungen und der Leistung des Bordumgebungskontrollsystems). Der Messwert wird bevorzugt, wenn kein Messwert vorhanden ist, wird die extrem niedrige Temperatur in großer Höhe ausgewählt.

2. Dauer hoher und niedriger Temperaturen

Der Zweck dieses Tests besteht darin, die Auswirkungen schneller Temperaturänderungen auf das Gerät zu bestimmen. Daher sollte die Dauer, in der die Probe extremen Temperaturen ausgesetzt ist, der tatsächlichen Betriebszeit des Geräts oder der Zeit entsprechen, in der die Temperatur stabil ist. Die in den einschlägigen Normen angegebene Dauer beträgt in der Regel 1h.

Die Festlegung der Prüfdauer (Schockzeiten) sollte entsprechend der Situation während der tatsächlichen Anwendung des Geräts erfolgen. Daher kann es in die folgenden Aufpralltests unterteilt werden

1) Unidirektionaler Temperaturschock basierend auf einer konstanten extremen Temperatur, für Geräte mit geringer Wahrscheinlichkeit, einem unidirektionalen Temperaturschock ausgesetzt zu sein, mindestens ein Schock unter jeder entsprechenden Bedingung;

2) Ein-Zyklus-Schock basierend auf einer konstanten extremen Temperatur, Geräte, die der Temperaturschockumgebung nur einmal ausgesetzt werden dürfen;

3) Mehrzyklischer Schock basierend auf einer konstanten extremen Temperatur. Wenn eine häufigere Belastung des Geräts erwartet wird, sind nur wenige Daten verfügbar, um die spezifische Anzahl der Schocks zu bestätigen.

3. Konvertierungszeit

Die einschlägigen Normen verlangen, dass die Umwandlungszeit so kurz wie möglich ist, und es gibt keinen vernünftigen Grund, und die Umwandlungszeit darf nicht mehr als 1 Minute betragen, um den maximalen Temperaturschockeffekt zu erzielen. Aufgrund der Größe der Probe und aus anderen Gründen ist es manchmal erforderlich, die Transportausrüstung zu verwenden, um den Transfer abzuschließen. Die Konvertierungszeit kann 1 Minute überschreiten. Wenn die Konvertierungszeit 1 Minute überschreitet, sollte die Angemessenheit der überschrittenen Zeit erläutert werden.

4. Temperaturänderungsrate

Die einschlägigen Normen schreiben vor, dass das Produkt für den Temperaturschocktest schnell zwischen Hoch- und Niedertemperaturboxen umgewandelt werden muss und die Umwandlungszeit höchstens 5 Minuten beträgt.

Die LIB-2-Zonen-Heiß-Kalt-Thermoschock-Testkammer ist mit kleiner und großer Kapazität erhältlich, um unterschiedlichen Testanforderungen gerecht zu werden. Der Test kann im Thermoschocktest von -70 bis +200 °C durchgeführt werden. Die Probe wird automatisch per Korb von der Kaltkammer in die Heißkammer überführt. Der Korb gleitet vertikal und reibungslos durch Schienen, sodass die Probe den beiden Kammern ausgesetzt wird.

Vibrationstest

---

Im Luft- und Raumfahrtbereich sind Vibrationstests äußerst wichtig, da Geräte, die im Weltraum betrieben werden, nach dem Einsatz nur schwer oder gar nicht repariert werden können. Satelliten, Raumfahrzeuge und luftgestützte Systeme müssen daher vor dem Start gründlich am Boden validiert werden. Umwelttestprogramme erfordern häufig die gleichzeitige Anwendung mehrerer Belastungen, sodass Tests unter kombinierten Bedingungen ein wichtiger Bestandteil der Produktentwicklung für die Luft- und Raumfahrt sind.

Vibrationstests von Raumfahrzeugen sind ein entscheidender Bestandteil der Umwelttechnik in der Luft- und Raumfahrt und werden häufig verwendet, um zu überprüfen, ob Luft- und Raumfahrtsysteme den strengen dynamischen Bedingungen beim Start standhalten können. Während des Raketenaufstiegs erzeugen Faktoren wie Triebwerksbetrieb, POGO-Effekte, Triebwerkszündung und -abschaltung sowie Stufentrennung starke Vibrationsbelastungen. Diese dynamischen Kräfte können zu strukturellen Verformungen, gelösten Verbindungen oder sogar zu Schäden an Bordkomponenten und -systemen führen. Jahrzehntelange Erfahrungen mit Tests in der Luft- und Raumfahrt haben gezeigt, dass bodengestützte Vibrationstests für die Gewährleistung der Anpassungsfähigkeit an die Umgebung und der Betriebszuverlässigkeit von Raumfahrzeugen unerlässlich sind.

Vibrationsfestigkeit ist für Flugzeuge, Drohnen und Flugsteuerungssysteme gleichermaßen wichtig. Moderne Luft- und Raumfahrtausrüstung enthält zahlreiche empfindliche Sensoren und elektronische Module, darunter Inertialmesseinheiten (IMUs). Übermäßige Vibrationen können die Signalgenauigkeit und Datenübertragung beeinträchtigen und möglicherweise die Navigationsstabilität und die Flugsteuerungsleistung beeinträchtigen. Darüber hinaus können sich durch Vibrationen Schrauben, Anschlüsse oder interne Module lösen, wodurch die strukturelle Integrität und Sicherheit des gesamten Systems gefährdet wird. Kontinuierliche Vibrationen während des Transports, des Starts, der Landung oder des Flugbetriebs können auch die Bildstabilität und die Betriebspräzision bei Luftanwendungen beeinträchtigen. Aus diesen Gründen ist die Vibrationsbeständigkeit zu einem wichtigen Aspekt in der Luft- und Raumfahrt sowie in der unbemannten Flugtechnik geworden.

Vibrationskammern der LIB THV-Serie integrieren Temperatur-, Feuchtigkeits- und Vibrationstests in einem kombinierten Umweltsimulationssystem. Das System kombiniert eine Temperatur-Feuchte-Kammer mit einem elektrodynamischen Vibrationsschüttler und ermöglicht so umfassende Zuverlässigkeitstests unter verschiedenen Umweltbelastungen. LIB bietet maßgeschneiderte Lösungen zum Testen von Produkten, die von kleinen elektronischen Bauteilen bis hin zu großen Luft- und Raumfahrtbaugruppen reichen. Kammerabmessungen, Temperatur- und Feuchtigkeitsbereiche sowie Vibrationstischkonfigurationen können alle nach Kundenwunsch angepasst werden. Vom Systemdesign und der Herstellung bis hin zur Installation, Inbetriebnahme und Bedienerschulung bietet LIB komplette Umwelttestlösungen aus einer Hand.

Modell		THV-1000	Vibrationstestkammer
Innenmaß (mm)		1000*1000*1000
Gesamtabmessung (mm)		1800*4600*2600
Innenvolumen		1000L
Parameter	Temperaturbereich	-50℃ ～ +150 ℃
	Temperaturschwankungen	± 0,5 ℃
	Temperaturabweichung	± 2,0 ℃
	Luftfeuchtigkeitsbereich	30 % ~ 98 % relative Luftfeuchtigkeit
	Feuchtigkeitsabweichung	± 2,5 % relative Luftfeuchtigkeit
	Kühlrate	5 ℃/min
	Heizrate	5 ℃/min

Zusammenfassung

---

Umwelttests werden durchgeführt, um die Funktionszuverlässigkeit und Haltbarkeit von Produkten während ihrer gesamten vorgesehenen Lebensdauer zu überprüfen, einschließlich der Bedingungen, die während des Betriebs, des Transports und der Lagerung auftreten. Der Zweck dieser Tests besteht darin, Produkte kontrollierten natürlichen oder simulierten Umgebungsbedingungen auszusetzen, um zu bewerten, wie externe Faktoren die Produktleistung, Stabilität und Lebensdauer beeinflussen.

Indem sie Umweltbelastungen wie hohe Temperaturen, niedrige Temperaturen, Feuchtigkeit und schnelle Temperaturänderungen nachbilden, helfen Umweltprüfkammern Herstellern zu verstehen, wie sich Produkte in realen Anwendungen verhalten. Durch die beschleunigte Umweltsimulation können potenzielle Schwachstellen oder Ausfälle in kürzerer Zeit auftreten und die Produktvalidierung während der Forschungs-, Entwicklungs-, Design- und Produktionsphasen unterstützt werden. Dieser Prozess ist wichtig, um zu bestätigen, ob ein Produkt seine erwarteten Qualitäts-, Leistungs- und Zuverlässigkeitsziele erreichen kann, bevor es auf den Markt kommt.

Umwelttests helfen Ingenieuren auch bei der Analyse der Auswirkungen und Mechanismen von Umweltfaktoren auf Materialien, Komponenten und komplette Systeme und liefern wichtige Daten für die Zuverlässigkeitsbewertung und Lebenszyklusvorhersage. LIB ist auf Umweltsimulationstechnologie spezialisiert und bietet fortschrittliche Umweltprüfkammern sowie maßgeschneiderte Prüflösungen. Mit umfassender Branchenerfahrung ist LIB in der Lage, eine Vielzahl von Testanwendungen zu unterstützen und Kunden bei der effizienten und professionellen Lösung komplexer Umweltzuverlässigkeitsherausforderungen zu unterstützen.

Müssen Sie für Ihr Produkt einen Umwelttest durchführen? Kontaktieren Sie uns LIB-Industrie jetzt.