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Mensaje: <blockquote data-quote="Roland55" data-source="post: 3286686" data-attributes="member: 50668">Bueno Ahora si.Reabastecimiento en vuelo para el HAL Tejas…un poco más que solo una sonda<img src="https://cdn.discordapp.com/attachments/833804106480091137/1088496208349233242/file71u3ar39mno1mbe90dlp-1585545103.jpg" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" />Una introducción.El reabastecimiento aéreo (lo vamos a simplificar como REVO) es una capacidad crítica en los aviones de combate, dado que esta les permite incrementar su rango y así poder llevar adelante misiones más demandantes y complejas en diversas configuraciones, esta capacidad es vista como un “multiplicador de fuerza” dado el impacto que tiene sobre los Sistemas de Armas que disponen de la misma. En el caso del LCA Tejas, la aeronave incorporo una Sonda fija de reabastecimiento compatible con el sistema “Probe and Drogue” utilizado por los IL-78 & Su-30MKI (buddy pack). La naturaleza de esta tecnología hizo que el desarrollo de la misma se haga localmente. Por ello, se asume por primera vez en el país, en la Agencia de Desarrollo Aeronáutico (ADA), el diseño y desarrollo de un sistema fijo de reabastecimiento Aire Aire.<img src="https://cdn.discordapp.com/attachments/833804106480091137/1088507519955107940/Copia_de_7585414376_27fde0b347_o.jpg" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" />El sistema REVO siempre estuvo en los planes de ADA (Aero india 2001)Es importante entender que dado la complejidad del diseño y la integración de un sistema como este, varios departamentos se vieron incluidos en los estudios y trabajos asociados a la integración, estos fueron Aerodinámica, Avionica, sistemas eléctricos, sistemas de control de vuelo, disposición interior de componentes y estructuras del avión. Por lo tanto, el diseño de la sonda REVO se abordó como un sistema multidisciplinario.Primeros pasosInicialmente, el concepto de diseño de la sonda fija se realizó mediante modelado CAD en 3D, donde también se vieron los espacios y la “holgura” del envolvente que tenía el Drogue (o canasta) con respecto a la estructura del aeronave, los sensores y la cabina, siempre respetando las pautas STANAG-3447 (requerimientos, procedimientos y guías standard OTAN para el reabastecimiento aéreo). Se estudiaron 4 opciones posibles para el diseño de la sonda, donde el más optimizado fue elegido. <img src="https://cdn.discordapp.com/attachments/833804106480091137/1088497283974307880/Captura_de_Pantalla_2023-03-15_a_las_14.14.31.png" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" />Una vista de las 4 diseños en la interfaz 3DSe prosiguió con un estudio del orden de los componentes internos en la zona donde se podría instalar la sonda, y así determinar el impacto que esta podría tener. A partir de estos estudios, se establece que la integración de la sonda REVO en parte delantera del fuselaje era factible, pero deberían reubicarse algunos componentes de la aviónica y los sistemas de control de vuelo para dar lugar al probe, los conductos de combustible y las estructuras del mismo. (estos estudios se realizaron en CFD/CAD) Ya con el diseño cerca de su finalización, se decidió fabricar un Mockup de la sonda para evaluar la posición de la misma y las distancias (esta vez en un avión real) con respecto a la canasta de un tanquero (también mockup). Durante estas demostraciones, la sonda se colocó con un sistema de precisión láser en las coordenadas ya estudiadas anteriormente en el sistema 3D. La validación del diseño se llevó a cabo en concurrencia con pilotos de pruebas. <img src="https://cdn.discordapp.com/attachments/833804106480091137/1088482524168212542/14589779-1174702489290864-5938100724421429878-o_orig.jpg" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" />LSP-8 con el "mock-up" de la sonda instaladoLa unidad para estas pruebas ya había sido seleccionada, la misma era LSP-8 (limited production series 8) un avión de la primera fabricación en serie limitada, el cual se había utilizado para homologar armamento.Estudios, pruebas y evaluacionesSe llevaron a cabo estudios aerodinámicos detallados para determinar el efecto de la ubicación de la sonda en los sensores de datos aéreos, estos estudios sirvieron para calibrar los sensores de datos que se encuentran en cercanías a la sonda (como el SADP). Además, se estudiaron principalmente mediante análisis CFD otros efectos aerodinámicos relacionados con la integración de la sonda, como el cambio en los patrones de flujo en los bordes de ataque de las alas y la entrada de aire. También se estudiaron los cambios en el rendimiento de la aeronave debido a la presencia de la sonda. Estos se evaluaron mediante pruebas en un túnel de viento. También se optimizó la forma de la sonda en base a estudios donde se consideran las cargas aerodinámicas sobre la misma, la cual se dividió en varias secciones y se evaluó la distribución de la fuerza sobre la misma (todo mediante cálculos CFD). Todo esto ayudó a identificar el espesor crítico de la sección transversal de la sonda, obtener la fuerza máxima y momento de flexión a lo largo de la sonda. Se realizaron estudios de simulación aerodinámica para conocer los efectos del avión tanquero (IL-78) en el LCA, con base a esos datos se logró establecer una ventana para el reabastecimiento de combustible en vuelo para todos los pods reabastecedores (alares o el que se encuentra en el fuselaje). También se establecieron las envolventes de la operación de reabastecimiento (Número de Mach vs Altitud)<img src="https://cdn.discordapp.com/attachments/833804106480091137/1088502942019108964/Captura_de_Pantalla_2023-03-15_a_las_14.16.16.png" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" />Ejemplo de una simulación del reabastecimientoLa sonda en detalleLa sonda de reabastecimiento de combustible aire-aire fija específica del Tejas fue desarrollada por ADA. Es de construcción modular para facilitar su instalación y remoción. Dado que no se disponían de las instalaciones necesarias para la fabricación de este componente, se procedió a subcontratar a Cobham Mission Systems UK para su fabricación y capacitación del personal.<img src="https://cdn.discordapp.com/attachments/833804106480091137/1088504786892111944/Captura_de_Pantalla_2023-03-15_a_las_14.15.18-2.png" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" />Diagrama de la sonda y sus partesEl conjunto sonda REVO compromete 4 subconjuntos (Nozzle, Weak Link, Mast & Spigot). 1. La función del Nozzle es interactuar con la canasta (Drogue) para así realizar el acoplamiento para realizar la transferencia de combustible. 2. El conjunto “Weak Link” funciona como un “fusible mecánico”, el mismo protege la estructura del aeronave en caso que se exceda la carga radial, cosa que es probable que pase durante la transferencia de combustible. 3. El MAST, con su diseño aerodinámico, está hecho para facilitar la transferencia de combustible. 4. El subconjunto “Spigot” tiene como función facilitar el sellado entre la sonda REVO y la aeronave en sí.Diseño del sistema de combustible y predicción de rendimientoEl sistema de combustible de la aeronave está diseñado para cumplir con los requisitos operativos del usuario, dando al avión un rango estimado dadas varias condiciones en su vuelo. También asegura el suministro ininterrumpido de combustible al motor durante todo el vuelo. El combustible se transporta en tanques integrales de fuselaje y ala. La aeronave también tiene provisiones para transportar combustible en tanques desechables externos conocidos como “drop tanks”.  <img src="https://cdn.discordapp.com/attachments/833804106480091137/1088506833272062012/Captura_de_Pantalla_2023-03-23_a_las_13.53.50.png" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" />Diagrama del sistema de combustible (incluyendo el sistema REVO)El proceso de reabastecimiento aéreo se secuencia para garantizar que el centro de gravedad de la aeronave viaje dentro de los límites aceptables especificados por el sistema de control de vuelo. La secuencia de repostaje está controlada por el ordenador de gestión de combustible (FMC) mediante la activación y desactivación de válvulas eléctricas de repostaje. La operación de reabastecimiento de combustible en vuelo es iniciada por el piloto que opera un interruptor en la cabina. Tras la selección por parte del piloto, el FMC realizará comprobaciones de estado de todos los componentes participantes e iniciará el proceso de reabastecimiento de combustible en vuelo. Durante el proceso de recarga de combustible, la FMC monitorea continuamente la operación a través de sondas de medición y sensores de nivel. El reabastecimiento de combustible de los tanques individuales se interrumpiría en función de la retroalimentación del nivel de combustible del tanque respectivo. La operación de reabastecimiento aéreo se realiza mediante la sonda de reabastecimiento que se conecta al camión cisterna. Desde la sonda, el combustible ingresa a la galería de reabastecimiento de combustible que distribuye el combustible a varios tanques del avión. La entrada de combustible en cada tanque está controlada por válvulas eléctricas de reabastecimiento accionadas por solenoides. Durante el proceso de recarga, todos los tanques se ventilarán a la atmósfera para mejorar la tasa de recarga. Por lo tanto, los sistemas de reabastecimiento de combustible y ventilación funcionan en conjunto. El sistema de ventilación del tanque de combustible está configurado para mantener las presiones del tanque de combustible dentro de los límites de diseño durante el reabastecimiento de combustible a presión. El diseño del sistema de reabastecimiento de combustible aire-aire es una tarea compleja, por lo tanto, para evitar sorpresas y riesgos de fallas, las configuraciones del sistema evolucionado se validan a través del modelado y la simulación antes de avanzar hacia el diseño detallado. Inicialmente, el rendimiento del sistema de recarga y ventilación se predice mediante una estimación teórica utilizando fórmulas empíricas. Para eso se utilizó “Flow Master” y modelos de CATIA. También se buscó predecir la magnitud del aumento de presión en el sistema de combustible del aeronave, determinando los límites, así evitar cualquier situación crítica que pueda pasar en la vida real (AKA, ruptura de conductos por sobrepresión). Inicialmente, para obtener una estimación realista de los picos de presión, todos los sistemas de reabastecimiento de combustible y ventilación se modelaron en flowmaster. Esto condujo a una simulación complicada y lenta (4 días para ejecutar una simulación de 10 segundos). Por lo tanto, se estudiaron e implementaron varias formas de optimizar la red. La red optimizada mostró una pérdida mínima de precisión y proporcionó un ahorro de tiempo significativo. Los resultados mostraron que los picos de presión no excedieron los límites enumerados en el MIL-STD apropiado durante la operación normal de reabastecimiento de combustible en vuelo. Estos resultados luego se validaron a través de pruebas en tierra.Sistemas integrados de control de vuelo y el sistema REVOComo se mencionó anteriormente la integración de la sonda de reabastecimiento aire-aire en el fuselaje delantero influye en las características aerodinámicas de la aeronave. Específicamente, afectaría las mediciones del sensor del sistema de datos de aire (es decir, las presiones total y estática medidas por las sondas laterales). Los efectos exactos de la sonda AAR en el SADP se capturaron a través del análisis CFD. Los algoritmos de datos aéreos se modificaron adecuadamente para la corrección, detección de fallas y selección para mantener la precisión, redundancia e integridad generales en condiciones de funcionamiento normales y fallidas. Estos algoritmos innovadores se incorporaron al sistema informático de datos que se creó para realizar la tarea REVO. Se consideró que el rendimiento general del sistema de datos aéreos era satisfactorio. Por otro lado el equipo CLAW (Control LAW) encargado de diseñar una ley de control para el vuelo en REVO, había concebido una ley de control específica para el vuelo en reabastecimiento. Estas cualidades en vuelo eran precisas y permitian con facilidad que el piloto lleve adelante el reabastecimiento sin problemas.Pruebas en tierraDurante el proceso de recarga de combustible, el conjunto de la sonda AAR experimentaría una carga de compresión debido al acoplamiento de la sonda, una carga de tensión como resultado de la desconexión de la sonda y cargas radiales debido al movimiento lateral hacia arriba o hacia abajo del acoplamiento de arrastre. Estas fuerzas se transferirán a la unión de unión de la sonda, en la estructura de la aeronave, a través del MAST de la sonda. La estructura receptora de la aeronave ha sido ensayada con la aplicación de las cargas adecuadas. Para la sonda en sí, se utilizó como banco de pruebas. Para evaluar el efecto de la presencia de la sonda en el comportamiento dinámico estructural de la aeronave, se realizaron los ensayos de vibración correspondientes. <img src="https://cdn.discordapp.com/attachments/833804106480091137/1088510863578775622/Captura_de_Pantalla_2023-03-23_a_las_14.02.16.png" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" /> LSP-8 durante pruebas en tierra (vibraciones) Inicialmente, todo el algoritmo de ley de control relacionado con el reabastecimiento de combustible aire-aire se evaluó en RTS (simulador), seguido de pruebas y validación en Iron Bird (estructura donde se prueban todos los componentes del LCA) para diversas condiciones de vuelo. El esfuerzo dedicado a la evaluación del cuartel general para varios escenarios en el RTS y el Iron Bird allanaron el camino para el reabastecimiento de combustible en vuelo exitoso. Se realizaron extensas pruebas de reabastecimiento de combustible en tierra utilizando equipos especiales para determinar el funcionamiento y el rendimiento del sistema AAR (se utilizó un reabastecedor en tierra alimentando al LCA). A los efectos de las pruebas en tierra, toda la aeronave se instrumentó adecuadamente para monitorear los parámetros críticos. Las pruebas se realizaron para varias configuraciones de aeronaves (tanques internos y externos), condiciones de prueba (cabeceo, balanceo y combinaciones de cabeceo y balanceo) y modos (normal y falla). La funcionalidad de la interfaz del sistema de reabastecimiento de combustible aire-aire con la aviónica y el sistema eléctrico se verificó durante las pruebas en tierra. 96 casos de prueba se completaron con éxito. <img src="https://cdn.discordapp.com/attachments/833804106480091137/1088511725873147995/Captura_de_Pantalla_2023-03-23_a_las_14.15.49.png" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" />El IL-78 alimentando a LSP-8 durante las pruebas en tierraEl análisis de los datos de las pruebas en tierra conduce a la determinación de parámetros críticos de rendimiento, como la presión, las tasas de reabastecimiento de combustible, la intensidad de la sobrepresión en diversas condiciones de funcionamiento.Pruebas en vueloDespués de completar con éxito las pruebas de reabastecimiento de combustible en tierra, las pruebas relacionadas con la estructura, las simulaciones de aerodinámica, las pruebas en el túnel de viento, las pruebas de integración del paquete de software de aviónica y las verificaciones del sistema de control de vuelo integrado en RTS e Iron Bird; la autoridad de certificación había otorgado autorización para realizar pruebas de reabastecimiento de combustible en vuelo. Las pruebas de reabastecimiento de combustible en vuelo se llevaron a cabo con éxito para varias velocidades que van desde 220 nudos a 300 nudos a altitudes de 8000 pies a 30000 pies. Las pruebas se llevaron a cabo tanto para tanques internos como externos. Durante los vuelos de prueba se validó el comportamiento del sistema de reabastecimiento de combustible, en asociación con otros sistemas de la aeronave. Según la observación de la prueba de vuelo, la tasa de reabastecimiento de combustible fue de alrededor de 800 kg/min con una presión de entrada de alrededor de 55 psig. La presión de la oleada estaba dentro de los límites. La operación de reabastecimiento de combustible en vuelo se realizó con éxito desde las tres cápsulas de reabastecimiento de combustible del avión cisterna IL-78. <img src="https://cdn.discordapp.com/attachments/833804106480091137/1088512247036379176/Dmu8ohYVAAEtRcs.jpg" alt="" class="fr-fic fr-dii fr-draggable " style="" /> LSP-8 realizando una conexión con el reabastecedor Durante la primera conexión LSP-8 se mantuvo conectado durante 3.5 minutos, donde el mismo evaluó los límites dentro de la conexión y los parámetros establecidos para la transferencia segura de combustible. Si bien durante la primera prueba se daría una conexión exitosa, la transferencia de combustible se realizaría en el segundo vuelo.Palabras finalesLos trabajos realizados por ADA y la IAF trajeron consigo algo invaluable, experiencia, desde los comienzos de las evaluaciones hasta la primera conexión en septiembre de 2018, se trabajo en algo nunca antes realizado en el pais. El éxito rotundo de esta integración puso a la india en un grupo selecto de países con la capacidad industrial de diseñar e integrar sistemas de reabastecimiento en los aviones de combate. Como en otros casos, el LCA le abrió la puerta del progreso a la india en sus capacidades industriales..Fuentes y agradecimientosRadiance in indian Skies - The Tejas Saga - Air Marshall P. Rajkumar, BR Srikanth (DRDO)Revista VayuReportes ADA Defense Forum India Bharat-Rakshak ForumQueria agredecerle a mi amigo Karthick por haberme confiado el material con el que me base para hacer este post.</blockquote>

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