第七屆歐洲框架計劃的SADE項目（新一代機翼的增升裝置），旨在提升飛機在飛行過程中尤其是著陸時的空氣動力性能、燃油經(jīng)濟性及降低噪音和排放。
圖1帶有智能板和運動控制機構(gòu)的被測結(jié)構(gòu)的有限元模型
該項目研究了大量自適應(yīng)控制概念。由DLR和空客集團(前身為EADS)的德國專家們開發(fā)的一種方案，可直接連接到機翼盒段上的自適應(yīng)、智能漸變桁條或前緣結(jié)構(gòu)(圖1)。
這一概念的重要一步是創(chuàng)建一個帶有漸變桁條的大型的機翼段，在大型低速風洞中（TsAGI 101）對其進行測試(圖2)。三段自適應(yīng)桁條包括由增強型玻璃纖維塑料制成的彈性增強蒙皮。
圖2風洞內(nèi)的機翼模型(1 -自適應(yīng)桁條、2 -沉箱、3 -襟翼、4 –翼翅、5 –導流罩、6 -氣動支撐、7 -氣動失速刻度)
作為非常復雜的計算和試驗工作的一部分，來自俄羅斯國家研究中心的空氣流體動力學中心的專家們參與了設(shè)計和制造風洞天平的模型測試，并確定了翼型的動力學特性和靜態(tài)剛度參數(shù)。這項工作不僅與測量氣動彈性現(xiàn)象(顫振、沖擊等)的風洞測試的安全要求有關(guān)，而且對于使用試驗方法來確定模型的自然頻率和模態(tài)振型來驗證CAD幾何和有限元模型(NASTRAN)來說，是非常必要的。
試驗時，為了達到所需的邊界條件，模型兩側(cè)分別使用彈性繩懸掛在橋式起重機上(圖3)。
圖3. 模型頻率實驗的彈性支承系統(tǒng)
通過兩種不同的方法來確定樣機的主要動態(tài)參數(shù)：
· 接觸式方法：使用電動激振器幾何接觸式傳感器來測量振動，利用標準步進正弦信號進行測試。
· 非接觸式方法：使用激光多普勒測振儀(LDV)來測量振動，由內(nèi)置力傳感器的沖擊力錘提供脈沖激勵。
接觸式方法采用普羅德拉公司的EX220SC電動激振器對結(jié)構(gòu)進行激勵，使用LMS SCADAS III / Stepped Sine LMS軟件結(jié)合PCB 333V32接觸式傳感器來記錄結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性。
非接觸式方法采用的是德國Polytec公司的PSV-400-H4掃描式激光測振儀（現(xiàn)已升級至PSV-500系統(tǒng)，具有更佳的光學靈敏度和測量精度），使用PCB 086E80沖擊力錘敲擊結(jié)構(gòu)的金屬部件或加強筋，激發(fā)結(jié)構(gòu)振動。
如圖4所示，第三行是使用NASTRAN計算出的模型的自然模態(tài)；與第一行的非接觸式方法和第二行的接觸式測量方法獲得的數(shù)據(jù)進行了對比。
本試驗旨在確定模型的前20階自然模態(tài)，從而改進仿真模型。結(jié)果顯示，計算值與試驗方法獲得的實驗值之間的偏差不超過6.5%。
通過對兩種測試方法的比較，可以看出激光多普勒測振儀在技術(shù)和經(jīng)濟上的優(yōu)越性。
接觸式的相位諧振方法需要2名工程師和2名技師共同工作13天，而Polytec的非接觸式掃描式激光測振系統(tǒng)PSV-400-H4僅需2名工程師工作5天，無需技師便可獲得滿意的試驗數(shù)據(jù)。
前緣，繞x軸的對稱一階扭轉(zhuǎn) | 繞z軸的對稱的機翼一階彎曲模態(tài) |
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圖4仿真和試驗獲取的結(jié)構(gòu)模態(tài)振型的比較 | |
開縫襟翼的對稱一階扭轉(zhuǎn)，及與支撐結(jié)構(gòu)的對稱一階扭轉(zhuǎn)耦合 | 后緣，繞z軸不對稱的一階彎曲模態(tài) | 側(cè)構(gòu)件支撐的水平二階彎曲模態(tài) |
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