使用MSR165數(shù)據(jù)記錄儀測量飛機的結(jié)構(gòu)用途

在飛機設(shè)計過程中，設(shè)計師必須事先構(gòu)想飛機的用途，以預(yù)測飛機將受到的靜態(tài)和疲勞載荷。對于軍用飛機，往往會吸取以往飛機類型的經(jīng)驗，開展類比角色或功能，為飛機設(shè)定將來的角色(圖1)。

圖1，試驗飛機。

當(dāng)飛機進入軍事服務(wù)，必須對結(jié)構(gòu)用途假設(shè)進行驗證，以保證飛機結(jié)構(gòu)的完整性。英國國防部(UK MOD)的驗證由軍事航空管理局(MAA)制定。

然而，傳統(tǒng)的驗證程序非常昂貴，不斷地對整個西方政府的國防支出增加壓力，所以必須開發(fā)成本最低的解決方案，以滿足要求。為此，英國國防部國防科學(xué)與技術(shù)實驗室(DSTL)的國防部飛機項目團隊攜手國防部承包商，使用由瑞士MSR電子公司生產(chǎn)、Caption Data有限公司提供的模塊化信號記錄器數(shù)據(jù)記錄儀，進行了一系列實驗室測試和飛行考驗，目前已經(jīng)在幾個飛機艦隊上捕捉了基本的結(jié)構(gòu)用途信息。

選擇MSR165的根本原因是：體積小，重量輕，電池供電(降低飛機的集成任務(wù))，靈活性強和性價比高。MSR165使用了一個3軸加速度、壓力、溫度和相對濕度傳感器(圖2)。

圖2，MSR165數(shù)據(jù)記錄儀。

原始數(shù)據(jù)中的法向加速度(NZ)用于評估固定機翼的飛機的結(jié)構(gòu)用途。此外，壓力數(shù)據(jù)被用來評估在飛行過程中的高度，并幫助確定起飛和降落時間。MSR165位于飛機的非加壓區(qū)。

這種方案成功的關(guān)鍵在于將技術(shù)人員保持飛機的操作減少到最低限度。因此，對MSR165進行配置，實現(xiàn)從發(fā)動機啟動到發(fā)動起關(guān)閉，自動記錄每秒鐘50個樣本的加速度，同時還可以連續(xù)記錄壓力、溫度和相對濕度數(shù)據(jù)，每秒鐘各一個樣本。這樣配置可以由飛機上的技術(shù)人員進行調(diào)整，并保持完全自主長達(dá)75小時或2個月的飛行時間。

法向加速度和海拔估算的典型圖表，來自兩臺不同的飛機的壓力數(shù)據(jù)，如圖3、圖4和圖5的特寫(40秒)。在進行了2個月或75小時飛行時間后，技術(shù)人員更換MSR，換下來的MSR被送回國防科學(xué)技術(shù)實驗室(DSTL)，與設(shè)計假設(shè)、疲勞試驗譜或先前的服務(wù)用途進行分析和比較。每秒捕獲的50個樣本加速數(shù)據(jù)，通過一個低通有限脈沖響應(yīng)頻率濾波器(11Hz~1Hz)。這允許使用英國皇家航空研究中心(RAE)疲勞計(帶寬11Hz)將這些數(shù)據(jù)與信息記錄的數(shù)據(jù)進行比較。此外，用1Hz低通數(shù)據(jù)確定信號的演習(xí)內(nèi)容。

以上為法向加速度和海拔估算的典型圖表，來自兩臺不同的飛機的壓力數(shù)據(jù)，如圖3、圖4和圖5的特寫圖(40秒)。

這個計劃非常成功，迄今，已經(jīng)在兩個小型英國國防部艦隊(Islander和Defender)和兩個歷史性的飛機平臺(Battle of Britain Memorial Flight Lancaster 和Royal NavyHistoric Flight Swordfish)進行了飛行試驗。在這些試驗中，已獲取將近100個小時的飛行數(shù)據(jù)，而且使用獲取的數(shù)據(jù)進一步調(diào)查。目前，幾個艦隊廣泛的調(diào)整和進一步的試驗正在計劃中(圖6)。

圖6，該計劃已經(jīng)在兩個小型英國國防部艦隊和兩個歷史性的飛機平臺進行了飛行試驗。