使用MSR165數據記錄儀測量飛機的結構用途

在飛機設計過(guò)程中，設計師必須事先構想飛機的用途，以預測飛機將受到的靜態(tài)和疲勞載荷。對于軍用飛機，往往會(huì )吸取以往飛機類(lèi)型的經(jīng)驗，開(kāi)展類(lèi)比角色或功能，為飛機設定將來(lái)的角色(圖1)。

圖1，試驗飛機。

當飛機進(jìn)入軍事服務(wù)，必須對結構用途假設進(jìn)行驗證，以保證飛機結構的完整性。英國國防部(UK MOD)的驗證由軍事航空管理局(MAA)制定。

然而，傳統的驗證程序非常昂貴，不斷地對整個(gè)西方政府的國防支出增加壓力，所以必須開(kāi)發(fā)成本最低的解決方案，以滿(mǎn)足要求。為此，英國國防部國防科學(xué)與技術(shù)實(shí)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據記錄儀，進(jìn)行了一系列實(shí)驗室測試和飛行考驗，目前已經(jīng)在幾個(gè)飛機艦隊上捕捉了基本的結構用途信息。

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?xún)r(jià)比高。MSR165使用了一個(gè)3軸加速度、壓力、溫度和相對濕度傳感器(圖2)。

圖2，MSR165數據記錄儀。

原始數據中的法向加速度(NZ)用于評估固定機翼的飛機的結構用途。此外，壓力數據被用來(lái)評估在飛行過(guò)程中的高度，并幫助確定起飛和降落時(shí)間。MSR165位于飛機的非加壓區。

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(jìn)行配置，實(shí)現從發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)到發(fā)動(dòng)起關(guān)閉，自動(dòng)記錄每秒鐘50個(gè)樣本的加速度，同時(shí)還可以連續記錄壓力、溫度和相對濕度數據，每秒鐘各一個(gè)樣本。這樣配置可以由飛機上的技術(shù)人員進(jìn)行調整，并保持完全自主長(cháng)達75小時(shí)或2個(gè)月的飛行時(shí)間。

法向加速度和海拔估算的典型圖表，來(lái)自?xún)膳_不同的飛機的壓力數據，如圖3、圖4和圖5的特寫(xiě)(40秒)。在進(jìn)行了2個(gè)月或75小時(shí)飛行時(shí)間后，技術(shù)人員更換MSR，換下來(lái)的MSR被送回國防科學(xué)技術(shù)實(shí)驗室(DSTL)，與設計假設、疲勞試驗譜或先前的服務(wù)用途進(jìn)行分析和比較。每秒捕獲的50個(gè)樣本加速數據，通過(guò)一個(gè)低通有限脈沖響應頻率濾波器(11Hz~1Hz)。這允許使用英國皇家航空研究中心(RAE)疲勞計(帶寬11Hz)將這些數據與信息記錄的數據進(jìn)行比較。此外，用1Hz低通數據確定信號的演習內容。

以上為法向加速度和海拔估算的典型圖表，來(lái)自?xún)膳_不同的飛機的壓力數據，如圖3、圖4和圖5的特寫(xiě)圖(40秒)。

這個(gè)計劃非常成功，迄今，已經(jīng)在兩個(gè)小型英國國防部艦隊(Islander和Defender)和兩個(gè)歷史性的飛機平臺(Battle of Britain Memorial Flight Lancaster 和Royal NavyHistoric Flight Swordfish)進(jìn)行了飛行試驗。在這些試驗中，已獲取將近100個(gè)小時(shí)的飛行數據，而且使用獲取的數據進(jìn)一步調查。目前，幾個(gè)艦隊廣泛的調整和進(jìn)一步的試驗正在計劃中(圖6)。

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