Измерительная техника для экстремальных условий: камера для установки на пропеллер.

Мировая премьера: при тестовом полете на самолете Fvektor VUO впервые были зафиксированы деформации винта (DLR)

Специалисты Немецкого аэрокосмического центра (DLR) представляют новую разработку: впервые можно увидеть деформацию винтов во время полета. Ученые разработали специальную камеру, выдерживающую колоссальные нагрузки при вращении.

Накопленный опыт специалистов Немецкого аэрокосмического центра позволит усовершенствовать не только воздушные винты самолетов, но и несущие винты вертолетов и лопасти ветровых установок. Fritz Boden и Boleslaw Stasicki из Института аэродинамики и гидромеханики Немецкого аэрокосмического центра (г. Геттинген) проводят испытания в чешском городе Куновице на одномоторном самолете Evector VUT 100 Cobra. Для этого исследователи создали специальную стереоскопическую высокоскоростную камеру и встроили ее во втулку винта.

Камера ориентирована на лопасть винта и в полете поворачивается одновременно с винтом. При этом на камеру действуют вибрации и центробежные силы, которые могут превышать ускорение свободного падения в 20 раз. Поэтому до сих пор считалось, что осуществить наблюдение за деформациями лопастей нельзя: чувствительная измерительная техника при таких нагрузках обычно ломается. Ученые из Геттенгена нашли решение этой проблемы – они поместили камеру, мини-компьютер и другую электронику в своеобразный металлический корсет, который защищает технику от повреждений. Благодаря этому можно получить тысячи картинок специальной точечной разметки на лопасти винта. Это позволяет зафиксировать и измерить малейшие деформации при обычных полетах и при выполнении фигур высшего пилотажа.

В полете лопасти винта деформируются

«Мы хотели бы знать, как именно изменяется винт в полете. Потому что когда лопасти деформируются, изменяется и производительность винта», говорит Boden. «Наши знания могут помочь производителям выявить, как можно повысить эффективность и срок службы винтов», добавляет Stasicki. На характер деформаций в полете могут влиять как материал, так и форма винта. Также результаты исследований могут быть полезны и для пилотов: «До недавнего времени пилоты выставляли число оборотов и угол установки винта интуитивно», объясняет Boden. А поскольку теперь результат можно измерить, то «в будущем пилоты будут знать, какие позиции соответствуют минимальному расходу топлива или максимальной производительности без лишней нагрузки на винт. Таким образом, можно сделать полеты более безопасными».

Точечная разметка позволяет увидеть силы деформации

Разработка ученых DLR из Геттингена – это не только камера и ее размещение, но и применяемая измерительная техника. Исследуемый объект изучается с помощью двух датчиков камеры, снимающих объект с разных углов обзора (стереоскопическая камера). С помощью специально разработанного программного обеспечения полученные данные обрабатываются и выводятся в виде трехмерного изображения.

До настоящего времени не было возможности вычислить фактическую форму и положение лопастей винта в реальных условиях полета. Единственной возможностью было наклеить датчики, но в этом методе были обнаружены существенные недостатки: датчики отслеживали изменение отдельных точек и подвергались влиянию воздушного потока. Кроме того, крепление датчиков было слишком трудоемким.

Исследователь может из кабины по WLAN (беспроводной локальной сети) начинать и завершать съемку, проводить экспертизу картинки и при необходимости производить настройку камеры. С помощью встроенного GPS-приемника камера одновременно фиксирует положение самолета и время съемки. «С вращающейся камерой вводится в эксплуатацию совершенно новая техника, с помощью которой можно зафиксировать положению и деформацию вращающихся вокруг своей оси объектов бесконтактным способом и с высокой точностью», говорит Stasicki.

Возврат к списку

Хотите подписаться на статьи электронного журнала "Электрорешения"?