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新一代飞机: 采用光学应变片进行复合结构研究

发布时间:2022-08-08      点击次数:433

新一代飞机: 采用光学应变片进行复合结构研究

日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)信赖 HBM 的数据采集技术,对最新研发飞机的复合结构进行测试。该研究着眼于小到中型喷气客机的发展,是日本宇宙航空研究开发机构与东京都政府和东京都立大学(TMU)合作项目的一部分。

HBM的光学应变计系统(图3)首次使用ATD的鸭式翼面设计的翼采用液压作动器施加可变负载进行结构测试。该项目的目标之一是使用18通道的光学应变计(图4)鸭式翼面的冲击损伤监测的影响。研究人员还着眼于使用光学应变计新的机翼结构的健康监测系统(HMS)的发展。

HBM 光学应变系统 (图3) 首次被用于ATD的鸭式翼面,其采用了液压作动器施加可变负载进行结构测试。首要的目标是通过 18个通道 的光学应变片(图4)监控负载对鸭式翼面的冲击损伤。研究人员还采用光学应变片对 新的机翼结构的健康监测系统(HMS)进行了研究。

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图4 对冲击位置额水平面进行监控

是任何爆炸的危险的可能性降到最低,同时确保电磁效应(EME)关注对结果没有影响。 20倍光学应变计,共分布在机翼上的应力计算所需的覆盖范围(图5)。

相对电子应变片,光学应变片可以用于可能爆炸的环境,并且能够将 电磁干扰 (EME)的影响降到最低。总共有 20 个光学应变片 分布在机翼上进行盈利测试和计算。 (图5).

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图5 图监测显示,有限元分析结果的应变值及估计的应变分布图

采用光学应变片,研究人员在安装应变片时。节约了大量的时间。并且光学应变片能够同时进行动态和静态测试。

另外研究人员采用了 HBM MGCplus 和3台 HBM DI410 光电测量仪表。这个 4 通道的设备测量速率可达 1,000 次测量/秒. 两台 HBM M416 多工器  可连接多达 320 个测量点,并进行实时数据测量 数据采集和分析 采用了 HBM catman Enterprise 软件。

HBM 测试设备意味着 结构分析 非常容易完成。 分析软件能够进行快速计算和图形显示,能够帮助研究人员 快速识别结构的缺陷

JAXA 重点开发和研究 下一代飞机 的 加强型复合结构 和 智能技术。以满足未来航空电子技术的要求。

研究涉及两个阶段,都采用了 HBM 的测试和测量设备。 第一阶段,开始于 2011 年, 开发了8人商务客机 Advanced Technology Demonstrator (ATD)  (图1).

第二阶段, 开始于 2012 年, 进行的是 120 座区域性客机。继成功地对 ATD 鸭式翼面测试后,对一个长达5米的带有燃料箱的复合结构机翼进行了测试(图2)。

所有的结构都采用了先进的碳纤维增强层压板 (CFRP). 层压板通过 Vectran 纤维来减少强度损失。 

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