采用应变片测试滑翔机外翼的载荷

发布时间：2022-08-04 点击次数：449

作为D-43 滑翔机增大跨距项目的一部分，Akaflieg-Darmstadt 开发制造新的复合材料外翼。为了获得德国联邦航空局（LBA）认证，需要对外翼进行载荷试验，对有限元应变模拟模型进行验证。

挑战

为了获得德国联邦航空局（LBA）的批准，Akaflieg Darmstadt 必须对新的滑翔机外翼进行载荷测试。

解决方案

应变模拟已经在有限元模型上进行过，现在必须对其进行验证。通过安装在外翼不同位置 HBK 应变片来测定构件表面的应变，并对模拟的应变曲线进行验证。

结果

测量结果表明，有限元模型模拟结果非常真实，只有很少的偏差。

外翼载荷测试装置

跨度从18 m增加到20 m，新外翼长度增加到1.5 m。对于纤维塑料复合材料结构的荷载试验，温度至少为54°C。测试中施加的荷载为运行期间最大荷载的172.5%。

外翼俯视图，标有应变片安装位置

HBK M 系列应变片 (1-LM16-6/350GE) 专门用于高交变载荷测试。其安装在外翼的不同位置，与纤维塑料复合梁单向（UD）带的纤维方向对齐：

外翼负载由起重机施加，并通过负载线束分配到机翼下侧的四个点。通过负载线束的杠杆臂调整方式来模拟飞行中产生的弯矩、剪切力。

起重机力从上梁处引入，并使用 HBK 微型力传感器 U9C (1-U9C/20KN) 进行测量。为了达到 54°C 的测试温度，外翼板位于带风扇加热器的加热舱中。

位于翼壳上的应变片

带负载线束的测试装置

HBK 力传感器对起重机产生的力进行测定。

通过载荷试验结果（应变和变形）验证了现有的外翼有限元模型模拟。在模拟过程中，在外翼上侧计算了极限载荷（100%最大载荷-蓝色图形）和极限载荷（172.5%最大载荷-橙色图形）的两条应变曲线。

Comparison of strains from finite element model simulation and physical testing.

有限元模型模拟的应变曲线提供了非常逼真的结果。确定的变形偏差最大为4%，应变最大偏差为5%。偏差的原因是：

1920年 Akaflieg Darmstadt 就制造出了滑翔机。以来 1920.  是达姆施塔特大学的一个团体，他们的目标是研究利用热能的无动力飞行，建造创新概念的滑翔机。