现代飞行器的空气动力学设计已形成计算流体力学(CFD)、风洞试验和飞行试验三大要素并列的格局,在其中存在着数据的相关性问题,需要通过对比或验证,掌握其间的相互关系和修正方法,才能更加有效地用于飞机研发。
数字图像相关法技术(DIC)作为一种新型的非接触全场形变测量技术,正成为航空航天中测量位移姿态及应变的可靠手段。其基本原理为在测试样品上施加随机散斑,然后通过对变形过程中散斑的追踪与关联来获得构件的全场应变与形变数据。
根据图像采集系统的不同,数字图像相关法DIC技术可以测量风洞试验下飞机飞行过程的变攻角、姿态角,也可以记录瞬间的动态变形及位移轨迹。这种利用图像的形变测量技术与传统传感器相比具有决定性的优势,正在发展成为一种可靠的工业测量解决方案。
1、检测目的
本文主要介绍采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统,基于数字图像相关法DIC,进行两种空气动力学实验,一种是风洞实验,测量模型的变攻角、姿态角;一种是飞行实验,测量机翼变形,或者弹体运行轨迹等。
2、风洞实验
某低速风洞内,通过XTDIC三维全场应变测量系统,搭配高速摄像机,高速摄像机采集模型表面标志点的坐标,进而解算出姿态角的变化。

某低速风洞位移轨迹测量

飞机在风洞下姿态角测量
某立式风洞内,XTDIC三维全场应变测量系统,基于数字图像相关法DIC技术,测量弹体(旋转模型)表面标志点的坐标,进而解算出姿态角、自转加速度等参数。

XTDIC三维全场应变测量系统采集立式风洞下模型动态数据
3、自由飞行实验
某型号飞机飞行过程中,在飞机尾部架设多个相机,XTDIC三维全场应变测量系统采集数据,测量机翼变形。由于机翼尾部会振动,在飞机背部粘贴不动点,实时动态校准XTDIC三维全场应变测量系统相机振动。

某型号隐形飞机飞行投弹过程中,XTDIC三维全场应变测量系统测量弹体的运行轨迹、自转加速度,并对弹仓仓门在开启、关闭时的变形进行测量。

