[发明专利]一种飞机机翼变形测量装置、安装方法及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞机机翼变形测量领域，具体涉及一种飞机机翼变形测量装置、安装方法及测试方法。

背景技术

飞机在飞行过程中，机翼上由于作用有气动载荷，会产生较大的变形，机翼的较大变形对飞机的安全性能和经济性能都会产生不良影响，因此对飞机机翼进行变形测量有着重要意义。

目前研究人员对于机翼变形测量常用的方法分为两种：接触式测量和非接触式测量。传统的接触式测量方法如应变片、位移或加速度传感器等可以测得较高精度的变形结果，但这类装置安装到机翼蒙皮表面时存在较大附加应力等影响，导致机翼产生附加变形，存在测量较大误差，而且这类测量装置均为单点测量，无法获得机翼连续的变形数据。而非接触测量大多采用视觉图像处理测量方法快速追踪飞机关键点或部分区域的变形，该种方法虽然能实现非接触式测量，避免附加应力，精度也比较高，但这种方法无法获得机翼全场变形情况，同时存在尾垂动态情况下发生变形使得图像信息采集产生误差。

在以往的机翼变形测量装置中，接触式测量方法如贴应变片，可以测得较高精度的变形结果，但该方法会对机翼产生附加应力变形，存在较大测量误差，而且这类测量装置均为单点测量，无法获得机翼连续的变形数据，此方法在动态情况下测量效果较差。非接触测量方法中，国内机翼变形测量通常采用的是光学测量方法，测量系统复杂，测量成本高，虽然近年来国内学者在视觉图像处理测量机翼变形的方法研究中取得了一定的成果，可以能实现非接触式测量，避免附加应力，精度也比较高，但这种方法未考虑到机身的变形带来的综合影响，势必影响测量结果。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种飞机机翼变形测量装置、安装方法及测试方法，其能在动态环境下，实时高精度的测量机翼变形。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为，一种飞机机翼变形测量装置，包括计算机、散斑成像系统与光纤陀螺惯导系统；散斑成像系统包括图像采集装置与散斑图案，散斑图案布置于机翼上，图像采集装置设于机尾，用于采集散斑图案的变形信息，并将变形信息传输至计算机；光纤陀螺惯导系统包括光纤陀螺仪，光纤陀螺仪有若干个，若干个光纤陀螺仪分别设于机身与机翼上，并且设于机身上的光纤陀螺仪以两侧机翼几何中心的连接线为轴对称分布，设于机翼上的光纤陀螺仪以机身轴线为轴对称分布；光纤陀螺仪通信连接于计算机，用于向计算机传输所测得数据信息；计算机集合散斑图案的变形信息与光纤陀螺仪测得数据信息实现确定机翼变形量。

作为本发明改进的技术方案，光纤陀螺仪分别布置于机翼的上部、以及机身的上部；并且光纤陀螺仪在机翼上部布置时，光纤陀螺仪布置于机翼上所选定蒙皮的几何中心处，两侧机翼上的光纤陀螺仪数量相等、且对称分布；在机身上部布置光纤陀螺仪时，选用奇数个光纤陀螺仪，奇数个光纤陀螺仪等间距布置，其中中间位置的光纤陀螺仪布置于两侧机翼几何中心连线的中点处。

作为本发明改进的技术方案，图像采集装置为CCD摄像机。

本发明的另一目的提供一种飞机机翼变形测量装置的安装方法，包括如下步骤：

步骤一、获取所选飞机机翼的型号和尺寸，绘制散斑布局方案图，确定布置方式；

步骤二、在机翼上部的飞机蒙皮上按照布局方案图布置用于成像的散斑图案；

步骤三、确定所选型号的光纤陀螺仪，在两侧机翼上布置若干个光纤陀螺仪，保证光纤陀螺仪位于机翼上部所选定蒙皮的几何中心处，并且光纤陀螺仪在两侧机翼上的数量相等、沿机身呈对称分布；

步骤四、在机身上布置光纤陀螺仪，先计算出两侧机翼几何中心连线的中点在机身上部的投影处，在该位置布置一个光纤陀螺仪，然后在机身上沿着长度方向以前述光纤陀螺仪为对称中心对称等间距的布置其余光纤陀螺仪；

步骤五、将CCD摄像机固定于机翼尾垂处，调至水平位置，保证其在做动态实验时的稳定性；

步骤六、将CCD摄像机与光纤陀螺仪分别与计算机连接，并调节机翼及机身上所有光纤陀螺仪水平位置。

作为本发明改进的技术方案，包括如下步骤：

步骤一、将CCD摄像机与光纤陀螺仪分别与计算机连接，并调节机翼及机身上所有光纤陀螺仪水平位置；将飞机放置于模拟动态环境中进行实验；

步骤二、在模拟静止状态下，首先通过机翼上的光纤陀螺仪测得机翼在静止状态下的变形情况，将数据信息传输至计算机中，拟合出静止状态下由机翼上光纤陀螺仪测得机翼的变形曲线，该机翼的变形曲线，该机翼的变形曲线作为后续模拟动态实验的初始数据和参照标准；