飞行器动态变形直接决定了飞行性能和安全，直升机桨叶很长，承载量大，飞行过程中桨叶的弹性变形更大。当桨叶变形超过设计许可时，会对飞行安全和气动力造成严重影响。因此，旋翼结构动力学分析和旋翼设计的验证变得越来越重要。

传统接触式和视觉测量方法，难以对复杂工况下机翼大变形进行测量，这些方法需依据系统标定参数进行检测，而在复杂工况及大尺寸测量时要么难以标定，要么测量误差大而无法使用，复杂工况三维全场动态变形检测是一大棘手难题。

新拓三维XTDIC-STROBE三维动态测量系统，基于数字图像相关法dic技术，可标定和测量同步进行，标定参数和所有待测坐标同时结算，可实现1mm～50m视场三维坐标的精确重建，可实现生产和运行工况时高温、振动、大尺寸、大变形测量，大大提升结构动力学测试结果的全局性，获取直升机旋翼更为全面的结构动力学相关参数。

由于XTDIC-STROBE系统可识别全局参数，可进去百万至千万个变形点识别追踪，大数据量精确高效三维结算，其空间分辨率远远高于传统的测试方法，因此可以确保不会错过机翼变形关键区域的任何信息。

利用这一特性，可以实现机翼结构动力学的模型验证，基于DIC测量数据与FE模型相结合，将光学测量和结构动力学分析结合起来，从而可以对比仿真结果与试验结果的差异性。

如何进行振动工况下测量？

研发参数自校正的三维变形测量方法，解决直升机机载测量基准失稳的动态测量难题，实现振动工况下运动和变形的三维实时检测，比传统空中测量方法提高了2个数量级精度。

以刚性区域为测量基准，动态自校正测量系统的参数。经多相机共轭模型实时解算相机方位参数，轨迹关联快速预测，实现了振动工况下运动和变形的三维实时检测。

研发全局关键点与局部细节变形整体解算方法，解决了大尺寸全方位多次测量误差累积的难题，实现了50米工件地面加载试验的全方位变形三维动态检测，突破了传统方法无法实现的技术瓶颈。

数字图像相关法DIC测试流程

利用测试得到的位移信息，以及测试得到的力传感器信息，在软件中进行计算即可得到结构动力学参数。接下来介绍DIC测试的工作流程。

Step 1：设备架设，相机内外参数标定；

Step 2：桨叶表面制作黑白相间标记点；

Step 3：左、右相机采集旋翼桨位移轨迹；

Step 4：计算重构标记点坐标值，通过坐标计算桨叶运动参数。

重型直升机旋翼动力学特征分析

重型直升机载重量大，变形量大，对旋翼桨叶的运动参数，如挥舞角、摆振角、总距等进行方便快捷、精确的测量，可为直升机性能评价及故障诊断提供可靠依据。

基于数字图像相关技术DIC，通过旋翼动力学试验获取三维变形应变数据及桨叶运动参数，为旋翼桨叶的动力学特性分析提供有效的数据支撑，具有对测试环境要求低、测量参数多、测试量程大等优势。

旋翼关键点生成、识别追踪和重构

桨叶全场应变，位移彩色云图显示

挥舞角、摆振角、扭转角的解算

各状态采集的数字图像

旋翼半径：R=5M；桨叶片数：K=5片；

旋翼额定转速：n=422r/min；旋转方向：俯视顺时针旋转

旋翼运动参数分析

使用DIC测试方法，相机采集旋翼运动过程图像，获得大量数据点，从而获取这些点在不同载荷或工况条件下的位移参数。

通过软件分析计算，了解旋翼运动过程中的动力学特性，包括总距、挥舞角、扭转角等分析参数。

开口风洞旋翼模型实验

采用XTDIC-STROBE三维动态测量系统进行采集，通过标记点/数字散斑区块重建3D空间坐标；符合空气动力学定义的模型俯仰角、偏航角和滚转角；符合单支杆支撑系统定义的旋翼模型俯仰角、偏航角、滚转角。

数字图像相关法dic技术以其非接触全场测量、数据采集简单、抗干扰能力强、试件表面处理简单、适用范围广等优点，在直升机旋翼测量方面取得了广泛的应用。

针对直升机旋翼测量，数字图像相关法DIC技术已成功应用于消音室模型实验、风洞模型实验、旋翼塔实验、地面铁鸟实验等，模拟旋翼在飞行过程中的运动力学特征，进行结构动力学分析验证，为直升机的发展提供更大的助力。