Hinter den Kulissen von BAE Systems Rochester, um Kampfpilotenausrüstung zu testen

Worte von Benedict Evans

BAE Systems Rochester ist die Heimat des Faraday-Testzentrums des Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsunternehmens sowie seiner Simulations- und synthetischen Umgebungsanlage. Das Team hier liefert komplexe Testprogramme und UKAS-akkreditierte Qualifikationen für kommerzielle, zivile, militärische und Luft- und Raumfahrtprodukte sowohl für interne Programme als auch für externe Kunden.

Die Labore in Rochester durchlaufen eine vielfältige Produktpalette: Flightsticks, Helme, Defibrillatoren und sogar Mikrowellen. Entsprechend vielfältig sind die Qualifikationsanforderungen. BAE Systems Rochester ist jedoch vor allem für die verschiedenen wichtigen Fortschritte bei den dort entwickelten helmmontierten Displays (HMD) und der Heads-up-Display-Technologie (HUD) bekannt, die von Kampfjet-Piloten verwendet werden.

Der Pilot steuert den Großraumjet-Flugsimulator im BAE Systems-Werk in Rochester (Bild: BAE Systems / Christopher Ison)

Das Faraday Test Center in Rochester führt Tests zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) und Umwelttests durch. Paul Davison ist seit 18 Jahren der Manager des Faraday Centers und ein wesentlicher Bestandteil seiner Entwicklung. Das Zentrum wurde vor einigen Jahren umstrukturiert. Die vorgenommenen Änderungen haben maßgeblich dazu beigetragen, die Qualifikation der Teammitglieder zu verbessern und ihr Engagement für die Arbeit zu steigern, während gleichzeitig die Effizienz des Zentrums als zentrale Qualifizierungsabteilung verbessert wurde.

„Das Testzentrum hatte früher vier separate Teams – das Umweltlabor, das Labor für elektromagnetische Leitfähigkeit mit den Designingenieuren und Programmmanagementteams im Obergeschoss. Die Anordnung war unzusammenhängend, also haben wir alles in einer Abteilung zusammengefasst, in der wir zusammenarbeiten können“, sagt Davison.

Nirgendwo wird die Wirksamkeit des Testzentrums deutlicher als in den erweiterten Funktionen des Striker II HMD, das seit 2014 entwickelt wird und in den nächsten Jahren in Betrieb genommen werden soll. BAE Systems führt Gespräche mit mehreren Ländern über Striker II und der Standort Rochester könnte bei Bedarf bis zu 80 Stück pro Monat herstellen.

Trotz der Fähigkeiten, die die seiner Vorgänger bei weitem übertreffen, ist der Striker II günstiger als der F-35-Helm, der 400.000 US-Dollar kostet. „Wir vermarkten es ganz offen als das fortschrittlichste am Helm montierte Display der Welt“, sagt Allan Charles, Leiter der Geschäftsentwicklung bei BAE Systems.

Die Geschwindigkeit und Effizienz, mit der das Team Striker II entwickelt hat, ist auf gut etablierte Prozesse zwischen den Entwicklungs- und Testteams von BAE System und die Nutzung seiner Simulationseinrichtungen zurückzuführen. „Das gesamte Design und der Großteil der Tests, mit Ausnahme spezieller Tests wie der Hochgeschwindigkeitswindböe, für Striker II werden hier durchgeführt“, sagt Nigel Kidd, Direktor für Head-Mounted Displays bei BAE Systems. „Die hier durchgeführte Fertigung wird durch eine globale Lieferkette unterstützt.“

Die Temperatur in der Klimakammer von BAE Systems kann auf -70 °C gesenkt werden (Bild: BAE Systems)

Der Übergang von analog zu digital war eine paradigmenwechselnde Entwicklung für HMDs, bei deren Entwicklung Sicherheit und Einfachheit im Vordergrund standen. Doch der Wandel stellt eine komplexe Herausforderung dar. Das Entfernen der sperrigen Kathodenstrahlröhren, die in alten Versionen vorhanden waren, zugunsten eines 4K-Digitaldisplays macht einen Helm leichter, während Verbesserungen der Leuchtdichte und Klarheit der Symbologie schnellere und instinktivere Reaktionen des Piloten ermöglichen. Dies sind ideale Eigenschaften für die anspruchsvollen Kampfsituationen, in denen sie eingesetzt werden.

„Striker II ist dem, was für die F-35 verfügbar ist, eine Generation voraus“, sagt Kidd. „Die Kameratechnologie muss mit der Leistungsfähigkeit des Helms mithalten und nicht umgekehrt. Der räumliche Ton ist bei Steroiden Stereo und die Symbologie ist auch mit Nachtsichtgerät sichtbar.“

Die Minimierung der Dauer der Entwicklungs- und Testphase ist ein wichtiger Gesichtspunkt für BAE Systems und seine Kunden. Die Möglichkeit, Tests mit minimaler Unterbrechung zu wiederholen, beschleunigt die Entwicklung. Jedes Team ist außerdem bestrebt, so weit wie möglich von einer Entwicklungsphase zur nächsten zu gelangen. Der Umfang der Tests, die für fortschrittliche militärische Ausrüstung wie den Striker II erforderlich sind, kann jedoch nicht unterschätzt werden. Hunderte von Testartikeln werden beim Testen bis an die Grenzen ihrer Belastbarkeit beansprucht.

„Wir zerstören viele Vermögenswerte und das kostet viel Zeit“, sagt Kidd.

Zur Erleichterung der Umwelt- und EMV-Tests, die im Faraday Test Center stattfinden, stehen drei schalltote Kammern und zehn Klimakammern zur Verfügung. Es gibt Gleittische, Überdruckbehälter, Schockmaschinen, eine Zentrifuge und eine Salzsprühkammer.

Der Gleittisch wird zur Vibrationsprüfung von Pilotgeräten verwendet (Bild: BAE Systems)

Vibrationstests sind ein wichtiger Bestandteil der Qualifizierungs- und Zertifizierungstests für Komponenten wie diesen Flugknüppel bei BAE Systems Rochester (Bild: BAE Systems)

Jeder Prüfstand ist maßgeschneidert, hochspezialisiert und teuer. Bei Vorlaufzeiten von bis zu 18 Monaten kostet jede Klimakammer mehr als 120.000 £ (145.000 US-Dollar) und schalltote Kammern etwa 500.000 £ (600.000 US-Dollar). Drei der Klimakammern können drastische Änderungen der Temperatur, Höhe und Luftfeuchtigkeit simulieren, wobei die Temperaturen auf -70 °C (-94 °F) sinken und auf 140 °C (284 °F) ansteigen. Die Schockmaschine kann bis zu 300 G ausstoßen, während die Zentrifuge 30 G erreichen kann.

Eine aktuelle Testreihe für Hubschrauberkomponenten dauerte sechs Wochen und setzte den Testgegenstand über lange Zeiträume extrem harten Bedingungen aus. Der angesammelte Stress lastet sowohl auf den getesteten Gegenständen als auch auf den Prüfständen selbst. Um die Effizienz aufrechtzuerhalten, wird sorgfältig und ständig auf die Wartung der Kammern, insbesondere im Umweltlabor, geachtet.

„Produkte werden aufs Äußerste getestet, weil sie während der gesamten Lebensdauer des Flugzeugs funktionieren müssen. Wir können nicht 25 Jahre lang da sitzen und ein Produkt vibrieren lassen, also verwenden wir Tests mit höheren Pegeln und kürzerer Dauer“, sagt Davison. „Wir planen kontinuierlich Investitionen und blicken bis zu zehn Jahre in die Zukunft.“

Der nächste Meilenstein bei der Modernisierung der Umweltprüfstände besteht darin, schnellere Rampenraten und kürzere Zykluszeiten zu erreichen. Um diese Ziele zu erreichen, erwägt Davisons Team eine neue Klimakammer im Wert von 350.000 Pfund (420.000 US-Dollar).

Der Standort von BAE Systems in Rochester ist Weltklasse und mit dem Erfolg und der Innovationsfähigkeit von BAE Systems verbunden. Mit unzähligen internen und externen Stakeholdern und einer Pipeline an zu testenden und zu entwickelnden Produkten ist die Leidenschaft innerhalb der Kernteams offensichtlich. Es ist auch für die Entwicklung von Technologien wie dem Striker II gerüstet, da es Forschung und Entwicklung, Tests, Qualifizierung bis ISO/IEC 17025, Simulation und Kundendienst vor Ort übernimmt. Die Simulations- und synthetische Umgebungsanlage ist nur einen kurzen Spaziergang vom Faraday-Test entfernt Center. Es beherbergt eine Mischung aus VR, AR und Simulatoren, die es Ingenieuren ermöglicht, Produkte und Geräte zu entwickeln und zu optimieren.

Simulatoren werden verwendet, um Geräte wie Heads-Up-Displays mit Nachtsicht zu testen (Bild: BAE Systems / Christopher Ison)

Das Typhoon Test and Evaluation Squadron 41 TES der RAF hat die Anlage genutzt, um bei der Entwicklung von Striker II zu helfen. Das Geschwader hat dem Entwicklungsteam wertvolles Feedback zu Striker II gegeben. Rückmeldungen kamen auch von den Testpiloten der BAE System-Branche aus ihrem Werk in Warton, wo das Kampfflugzeug Eurofighter Typhoon gebaut wird.

„In jeder Phase gab es iterative Verbesserungen. Wir konnten auf der Grundlage ihres Feedbacks Funktionen in das Produkt einführen und so sicherstellen, dass es genau das tut, was sie brauchen“, sagt Kidd. Wie im Faraday Test Centre wird hier mit größter Sorgfalt vorgegangen des Geräts.

„Es gibt einen Hubschraubersimulator, der 1992 in die Anlage integriert wurde und damals 1.000.000 Pfund kostete. Er wird auch heute noch verwendet“, sagt Paul Harrison, Leiter der Simulationsanlage.

„Es ist sehr schnell und reaktionsschnell, die Simulationen und synthetischen Umgebungen zu ändern und zu aktualisieren, um den Branchenanforderungen zu entsprechen“, fügt er hinzu.

Die Simulationsanlage beherbergt auch einen kommerziellen Luftfahrtsimulator, der mit dem neuesten HUD von BAE Systems, dem LiteWave, ausgestattet ist. Hubschraubersimulatoren, Kampfflugzeugsimulatoren und kommerzielle Luftfahrtsimulatoren unter einem Dach zu haben, ist für BAE Systems ein großer Vorteil. Es diente als Grundlage für die Entwicklung von Schwestereinrichtungen im Vereinigten Königreich und im Ausland.

Die symbiotische Beziehung zwischen dem Faraday Test Center und der Simulation and Synthetic Environments Facility ist offensichtlich, und mit der Weiterentwicklung der Technologie wird sich auch der Standort von BAE Systems in Rochester weiterentwickeln.

Seit 2005 wurden fast tausend Striker I-Helme hergestellt, hauptsächlich für den Einsatz durch Eurofighter Typhoon-Kampfpiloten. Der Striker II-Helm wurde 2014 auf der Farnborough Air Show als Ersatz angekündigt. Sein engster Konkurrent ist das F-35 Gen III Helmet Mounted Display (HMD)-System, das hauptsächlich bei der Lockheed Martin F-35 Lightning II zum Einsatz kommt.

Striker II bietet mehrere Fortschritte in der HMD-Technologie. Seine Anzeige nutzt audiovisuelle Eingaben von einem verteilten Apertursensor-Array und hochauflösenden Kameras, die rund um ein Flugzeug verteilt sind, um einen Live-Feed der Umgebung zu liefern.

Der Live-Feed bietet dem Piloten die Möglichkeit, durch die Flugzeugstruktur, beispielsweise durch den Boden, zu sehen. Diese Fähigkeit ist mit einem Vollfarbdisplay, integrierter Nachtsicht, Bild-in-Bild-Technologie und räumlichem 3D-Audio mit nahezu keiner Latenz verbunden.

Die Symbologie umfasst Fluggeschwindigkeit und Höhe und hebt Feinde und Verbündete in verschiedenen Farben hervor. Der Striker II ist plattformunabhängig und sowohl mit analoger als auch digitaler Antriebselektronik kompatibel.

Das EMV-Labor von BAE Systems Rochester ist sowohl mit Ferritplatten als auch mit kohlenstoffhaltigen Platten ausgekleidet. Die reflexionsarmen Kammern können neu angeordnet werden, um hochkomplexe Tests durchzuführen, die HF-geführte Emissionen, abgestrahlte Emissionen, Bolzenstrominjektion, elektrostatische Entladung und nukleare elektromagnetische Impulstests umfassen.

Alle Tests sollen sicherstellen, dass elektrische Geräte keinen übermäßigen Lärm erzeugen und sich gegenseitig stören.

In einer von drei schalltoten Kammern im BAE Systems-Werk in Rochester (Bild: BAE Systems / Christopher Ison)

Ken Morley, Qualifizierungsgruppenleiter für das EMC-Labor, sagt: „Wenn Ihr Telefon nicht mehr funktioniert, weil Sie neben einem lauten Gerät laufen, ist das eine Unannehmlichkeit. Wenn Sie in einer Höhe von 30.000 Fuß fliegen und der Flugsteuerungscomputer nicht mehr funktioniert, Es ist etwas mehr als eine Unannehmlichkeit.“

Morley und sein Team neigen dazu, ihr Bestes zu geben. Kommerzielle Standards für einen BCI-Test liegen beispielsweise bei 300 mA und das EMV-Labor kann bis zu 4 A testen. Das Team hat außerdem die neuesten FFT-Empfänger (Fast Fourier Transfer) integriert, die Messungen über Zeitbereiche und nicht über Frequenzbereiche hinweg durchführen und so die Testzeit um Stunden verkürzen. „Eine typische leitungsgebundene Emissionsmessung für einen DO160 mit einer Verweildauer von 20 ms würde etwa 50 Minuten dauern. Mit einem FFT-Empfänger brauchen wir etwa zwei“, sagt Morley.