【美國sae網(wǎng)站2019年4月4日報道】與大多數(shù)商用飛機上的剛性機翼不同，柔性機翼技術(shù)被認(rèn)作是下一代節(jié)能飛機至關(guān)重要的技術(shù)之一。然而，柔性機翼容易受到“顫振”即高度破壞性的氣動彈性不穩(wěn)定性的影響。洛克希德·馬丁公司X-56A多用途技術(shù)試驗臺(MUTT)無人機(UAV)是一種模塊化的高空長航時(HALE)技術(shù)驗證機，該機專門設(shè)計了非常大展弦比的長型柔性機翼，以便研究和試驗主動顫振抑制技術(shù)。
為更好了解和減輕顫振，NASA阿姆斯特朗飛行研究中心(AFRC)為X-56A無人機采用了光纖傳感(FOS)技術(shù)。
過去十年，AFRC利用FOS技術(shù)在飛行中進行分布式應(yīng)變感應(yīng)和實時結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。與傳統(tǒng)傳感器相比，F(xiàn)OS技術(shù)提供了對結(jié)構(gòu)變化的前所未有的深入了解能力，一段約40英尺(12米)的單根細(xì)如毛發(fā)的光纖可以與類似2000或更多個應(yīng)變計一樣工作，而不需要繁瑣且過重的儀表線。除結(jié)構(gòu)應(yīng)變外，F(xiàn)OS還可用于測量溫度、偏轉(zhuǎn)、應(yīng)力、載荷、剛度以及其他關(guān)鍵工程參數(shù)。
AFRC在X-56A機翼的兩面安裝了雙線光纖系統(tǒng)，以便同時監(jiān)控每個機翼的彎曲和橫截面旋轉(zhuǎn)。沿著翼展獲取分布的應(yīng)變數(shù)據(jù)，并用于推導(dǎo)出機翼的振蕩速度，這樣可及時發(fā)現(xiàn)顫動從何時開始。由于每條光纖線路由數(shù)百個傳感點組成，因此FOS提供了比傳統(tǒng)傳感器更多的數(shù)據(jù)和更好的洞察力。
在試驗過程中，最大的偏轉(zhuǎn)發(fā)生在翼尖處，最大的彎曲應(yīng)變發(fā)生在翼根外側(cè)幾英尺處。歷史經(jīng)驗是，要獲得對整體應(yīng)變分布的了解只有通過有限元模型(FEM)計算才能實現(xiàn)。使用FOS，類似于有限元數(shù)據(jù)是試驗中在實際結(jié)構(gòu)上獲得。這樣可實現(xiàn)可靠的識別關(guān)鍵區(qū)域，而不僅僅是預(yù)測，并且可作為FEM的驗證。
一種改裝的Sensuron公司RTS125+實時FOS詢問器安裝在X-56A上，飛行中獲取應(yīng)變和偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)?？紤]到特定的使用環(huán)境，RTS125 +系統(tǒng)的尺寸和重量進行了修改，在保證堅固可靠的同時，確保整個任務(wù)過程中保持最佳性能。
Sensuron公司的RTS125 +可在長達320英尺(97.5米)的小型、輕重量且持久耐用的光纜上獲得連續(xù)的應(yīng)變和溫度分布數(shù)據(jù)。該技術(shù)針對AFRC的飛行應(yīng)用進行了優(yōu)化，為試驗工程師提供了對航空航天結(jié)構(gòu)的應(yīng)變分布、疲勞壽命和在役性能的全新了解。
除了實時的飛行中結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測外，航空航天工業(yè)中還有許多FOS技術(shù)的應(yīng)用場景，包括子部件級的全面結(jié)構(gòu)試驗、裂縫檢測、復(fù)合材料嵌入和固化監(jiān)測，有限元驗證，飛行載荷監(jiān)測等等。對于需要使用數(shù)百甚至數(shù)千個電應(yīng)變計的應(yīng)用場景來說，采用分布式FOS技術(shù)可以顯著減少安裝時間、減輕重量和降低復(fù)雜度。對于較小規(guī)模的應(yīng)用，在安裝少量傳統(tǒng)應(yīng)變計的相同時間內(nèi)，可以安裝更多傳感器。無論何種應(yīng)用，光纖傳感技術(shù)使工程師能夠獲取比使用傳統(tǒng)傳感器時更多的數(shù)據(jù)。
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