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精準數據為試驗“畫像”:奇石樂測量技術助力特技滑翔機機翼破壞性測試

精準數據為試驗“畫像”:奇石樂測量技術助力特技滑翔機機翼破壞性測試

慕尼黑學術滑翔俱樂部(Akaflieg München)在其Mü-32 “Rei?meister”特技滑翔機機翼破壞性測試中配備了奇石樂專業的測量技術,包括KiDAQ數據采集系統、9377D型壓電式力傳感器及jBEAM分析軟件的完整解決方案。測試在位于德國加興的產品開發與輕量化設計實驗室(LPL)進行,并通過YouTube同步直播。盡管機翼測試結果沒有達到獲批認證的目標,但奇石樂測量系統在極端測試條件下采集的完整數據,為團隊精準定位問題、制定改進方案提供了關鍵依據,充分驗證了其在航空結構測試領域的技術實力。

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慕尼黑學術滑翔俱樂部Mü-32 “Rei?meister”滑翔機效果圖——雛形初現,亟待研發。


百年學術滑翔俱樂部,打造航空器行業標桿

盡管商業動力飛行已成主流,但在“航空先驅奧托·李林塔爾(Otto Lilienthal)的故鄉”德國,滑翔運動的傳統從未中斷。遍布全國的“Akafliegs”——學術滑翔俱樂部(德語“akademische Segelflugvereine”的縮寫),正是這一傳統的守護者與傳承者。在這里,學生與青年工程師不僅能在空氣動力學、飛機設計、航空器維護等領域積累寶貴的實操經驗,還能以優惠價格考取滑翔機飛行執照、參與競賽,甚至挑戰特技飛行。

慕尼黑學術滑翔俱樂部成立于1924年,彼時《凡爾賽條約》禁止德國發展動力飛行,滑翔成為航空探索的重要窗口。歷經百年,俱樂部至今仍匯聚約40名成員(學生及校友),依托德國加興LPL實驗室,持續開展從空氣動力學、飛機設計到航空器維護的全鏈條實踐。俱樂部為航空器行業打造了許多行業標桿,有些至今仍在服役,例如1983年首飛的Mü-28(史上最快滑翔機之一,最高允許速度380公里/小時)與2000年的 Mü-30 “Schlacro”動力拖曳機/特技飛機等機型。


挑戰10g過載、320公里時速:Mü-32的嚴苛認證之路

2018年加入俱樂部的資深成員Joscha L?we介紹了Mü-32的宏偉目標:“我們希望打造一款超越Mü-28的特技滑翔機,重點提升失速性能、增強碰撞安全性,并安裝自動平面襟翼——所有這些都需在高達10g過載和320公里/小時的高速條件下實現?!?/p>

為通過德國聯邦航空局認證,機翼必須經受破壞性測試:在54°C規定溫度下,對精密碳纖維機翼實施可控加載,驗證其能否承受數倍于預期載荷的極限壓力。


定制化測量方案:奇石樂KiDAQ系統與9377D力傳感器擔當測試“數據中樞”

測試在加興LPL實驗室進行。除復雜的載荷懸掛裝置外,測量系統的精度與可靠性直接影響測試結果。正在攻讀天體物理學碩士、即將完成滑翔機飛行員執照的Clemens Lippmann介紹了奇石樂的定制化方案:“除高速攝像機外,我們還使用了奇石樂的力傳感器、35個應變片傳感器、繩索位移傳感器及溫度傳感器。所有傳感器均接入奇石樂KiDAQ數據采集系統——這是專門為我們的測試定制的解決方案?!?/p>

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奇石樂KiDAQ數據采集系統搭配多模塊——

PE力傳感器、應變片傳感器、熱電偶等,直接參與測試數據采集


其中,奇石樂9377D型三軸預載壓電式力傳感器安裝于載荷懸掛系統頂端(鋼梁與起重機連接點之間),靈敏度極高,測量范圍達150kN,可動態高精度測量機翼承受的載荷。KiDAQ數據采集系統的模塊化設計更是一大亮點——系統根據測試需求進行最優配置后,可輕松接入各種類型或品牌的傳感器信號,并通過精確時間協議(PTP)實現所有模擬量信號的自動同步,極大簡化了多傳感器測試的部署難度。

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150kN量程的9377D型壓電式力傳感器安裝于載荷裝置與起重機懸掛之間,

動態高精度測量機翼承受載荷


值得一提的是,慕尼黑學術滑翔俱樂部于2021年通過奇石樂碰撞測試合作伙伴——明斯特CTS碰撞測試服務公司首次接觸奇石樂。此前在為滑翔機開發創新型碰撞駕駛艙的CraCpit項目中,團隊已使用奇石樂公司的假人技術及KiDAQ系統完成最終碰撞測試。正是在那次合作中,團隊接觸到了jBEAM測量數據分析軟件,該軟件大幅簡化了測試數據評估流程。

Lippmann回憶道:“jBEAM恰好滿足我們的需求,還幫我們省去了大量繁瑣的Python編程工作。另一個無價的服務,是奇石樂在現場提供的支持,他們在測量技術和校準方面提供了很大幫助?!?/p>


測試結果與歸因分析:數據為鏡,指引下一階段方向

2024年4月18日,經過一年多的籌備,破壞性測試在線上同步直播。機翼被加熱至54°C后,再逐級加載至更大的載荷——直至經過數秒后被測件斷裂,但此測試過程中,最大測試載荷遠未達到最大設計載荷(最大測試載荷僅1.61倍,最大設計載荷需達到2倍)。Joscha L?we坦言,“沒有單一因素可被判定為直接原因。最可能的解釋是測試裝置不足,需增加載荷剪切裝置以合理分配力,或優化彎曲軸線?!?/p>

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破壞性測試準備就緒:加興現場,俱樂部團隊與觀眾屏息以待


此外借助奇石樂jBEAM軟件,團隊還能對所有傳感器信號與攝像機數據進行同步和全面分析。L?we強調:“jBEAM在數據導入導出及數據后處理方面,功能極其強大且實用?!闭腔谶@套完整、可靠的數據測量系統,團隊才得以將失敗轉化為可追溯、可歸因的研究素材。


展望:第二版測試蓄勢待發,奇石樂技術持續護航

測試規劃階段預計將持續至2028年甚至2030年。第二次測試中,團隊計劃引入更多奇石樂測量技術,例如增加力傳感器、機翼上的應變傳感器數量,甚至可能采用光學測量系統以精確追蹤機翼變形。

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奇石樂航空研發測試解決方案覆蓋機翼彎曲測試等場景


Joscha L?we總結道:“奇石樂的測量技術已充分證明其價值,未來我們必定會繼續使用,必要時還會為Mü-32飛行測試增加傳感器技術。”

從碰撞駕駛艙研發到機翼破壞性測試,奇石樂的測量技術始終在Akaflieg München最具挑戰性的項目中扮演“數據之眼”的角色。即使一次測試未達預期,精準的數據依然為下一次突破鋪平了道路——這正是測量技術之于創新的真正意義。

審核編輯(
李娜
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