機(jī)翼蒙皮作為飛機(jī)氣動(dòng)結(jié)構(gòu)的重要部分，其性能質(zhì)量關(guān)乎飛行安全。蒙皮相當(dāng)于飛機(jī)的“皮膚”，多用于飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)身等剖面結(jié)構(gòu)上，蒙皮破損會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)良好的氣動(dòng)性能被破壞，損傷部位強(qiáng)度下降，危及飛行安全。
某高校科研團(tuán)隊(duì)在風(fēng)洞飛機(jī)柔性蒙皮測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，通過光學(xué)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)研究機(jī)翼蒙皮在掠角7°時(shí)，攻角、風(fēng)速、溫度對(duì)其性能的影響，了解不同工況下機(jī)翼結(jié)構(gòu)力學(xué)特性，得到改變溫度、攻角、風(fēng)速中單一變量條件下的離面位移結(jié)果（獲得蒙皮變形、振動(dòng)等模態(tài)參數(shù)信息），為提升飛機(jī)機(jī)翼性能提供了重要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
1、實(shí)驗(yàn)過程 科研團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)開始前，在機(jī)翼殼體表面敷上一層柔性材料蒙皮并加以固定，在柔性材料蒙皮的外表面制作散斑。調(diào)整機(jī)翼，使其后掠角為7°，將機(jī)翼固定于風(fēng)洞內(nèi)固定裝置上，通過制動(dòng)裝置設(shè)定機(jī)翼攻角為-4°、0°，并在機(jī)翼內(nèi)部黏貼加熱裝置。 實(shí)驗(yàn)通過千眼狼光學(xué)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)（DIC）采集記錄機(jī)翼初始狀態(tài)，并分段記錄三種風(fēng)速下，后掠角為7°，攻角為-4°和0°的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。同時(shí)采集記錄在柔性材料蒙皮達(dá)到熱平衡狀態(tài)時(shí)，相同實(shí)驗(yàn)角度下應(yīng)變數(shù)據(jù)。 實(shí)驗(yàn)開啟風(fēng)洞，風(fēng)速緩慢升為30m/s。風(fēng)速逐漸穩(wěn)定后，進(jìn)行高速采集；風(fēng)速緩慢升至40m/s，逐漸穩(wěn)定后，再次進(jìn)行高速采集；風(fēng)速緩慢升至45m/s，逐漸穩(wěn)定后，進(jìn)行高速采集。加熱熱平衡狀態(tài)下實(shí)驗(yàn)布置如上所述重復(fù)操作。 2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 由于高速采集過程均在機(jī)翼處于穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行，處理初始階段，30m/S、40m/S和45m/S風(fēng)速下各選擇所采集的若干幀圖像中的三幀圖像做計(jì)算。初始階段的一幀圖像作為參考圖，其余兩幀用于衡量環(huán)境、系統(tǒng)所引起的誤差，三個(gè)風(fēng)速下各選一幀與初始階段一幀對(duì)比。 數(shù)據(jù)處理時(shí)，以測(cè)量系統(tǒng)中“選擇原點(diǎn)”建立坐標(biāo)系，得到右手系且都是以初始狀態(tài)下機(jī)翼表面對(duì)稱中心為原點(diǎn)，沿機(jī)翼縱向向下為x正向，離面向內(nèi)為z正向。機(jī)翼離面位移為正表示機(jī)翼降，離面位移為負(fù)表示機(jī)翼升。接著對(duì)除作為參考的那些數(shù)據(jù)相對(duì)參考圖移除剛體位移，按劃分區(qū)域的網(wǎng)格點(diǎn)導(dǎo)出云圖上每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)處的離面位移、全場(chǎng)離面位移最大及最小值，三個(gè)風(fēng)速下其他兩幀的結(jié)果可以與選中的一幀對(duì)比作為機(jī)翼處于穩(wěn)定狀態(tài)的證明。 3、實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果 ①風(fēng)洞開啟后，機(jī)翼柔性材料蒙皮局部會(huì)有鼓包、凹陷。 表格1 常溫下各組數(shù)據(jù) 表格2 加熱熱平衡狀態(tài)下各組數(shù)據(jù) ②后掠角7°時(shí)攻角對(duì)機(jī)翼柔性材料蒙皮性能的影響 通過表格1、2數(shù)據(jù)分析得到：溫度、風(fēng)速、后掠角相同情況下，攻角為0°時(shí)，離面位移標(biāo)準(zhǔn)差最小，表明此時(shí)材料變形較為均勻；離面位移最值最小，表明材料表面局部鼓包最小；最大與最小離面位移差值最小，表明材料表面最大變形量較小。由此可得在攻角為0°時(shí)，材料性能表現(xiàn)得最優(yōu)。 ③后掠角7°時(shí)溫度對(duì)機(jī)翼柔性材料蒙皮性能的影響 對(duì)比觀察表格1、2數(shù)據(jù)分析可以得到：攻角、風(fēng)速、后掠角相同情況下，加熱熱平衡狀態(tài)下機(jī)翼柔性材料表面離面位移標(biāo)準(zhǔn)差較大，表明此時(shí)材料變形更不均勻；離面位移最值較大，表明材料表面局部鼓包較大；最大與最小離面位移差值偏大，表明材料表面最大變形量較大。由此可得在常溫下，材料性能表現(xiàn)得更優(yōu)。 ④后掠角7°時(shí)風(fēng)速對(duì)機(jī)翼柔性材料蒙皮性能的影響 分別觀察表格1、2每一列可以得到：溫度、攻角、后掠角相同時(shí)，風(fēng)速越小，離面位移標(biāo)準(zhǔn)差越小，表明此時(shí)材料變形越均勻；離面位移最值越小，表明材料表面局部鼓包越小；最大與最小離面位移差值越小，表明材料表面最大變形量越小。由此可得在風(fēng)速為30米每秒時(shí)，材料性能表現(xiàn)得最優(yōu)。 總結(jié) 通過風(fēng)洞柔性材料蒙皮測(cè)試實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步了解機(jī)翼蒙皮性能，實(shí)現(xiàn)機(jī)翼的多種變形檢測(cè)，增強(qiáng)飛機(jī)機(jī)動(dòng)能力，適應(yīng)不同環(huán)境和任務(wù)下飛行需求。飛機(jī)制造依賴于關(guān)鍵部件的質(zhì)量把控，為了飛行安全各零部件設(shè)計(jì)及材料應(yīng)變測(cè)試，需要借助先進(jìn)的測(cè)量與分析方法，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用于優(yōu)化制造設(shè)計(jì)中。 千眼狼光學(xué)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的應(yīng)變片和引伸計(jì)的測(cè)量方法，以一種高精度、非接觸式、可視化全場(chǎng)測(cè)量的方式，助力我國(guó)航空制造業(yè)快速發(fā)展。
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