準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可信：RUAG 信賴 HBM 風(fēng)洞測試解決方案

發(fā)布時間：2023-08-04 點(diǎn)擊次數(shù)：1237

準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可信：RUAG 信賴 HBM 風(fēng)洞測試解決方案

風(fēng)洞試驗(yàn)為工程師設(shè)計(jì)和評估試驗(yàn)對象的空氣動力學(xué)特性提供了必要的數(shù)據(jù)。測試通常采用縮小比例的飛機(jī)、建筑物和列車模型，或者是一個全尺寸的物體（假人和汽車/車輛）進(jìn)行的。

在 Emmen， RUAG Schweiz 有多個風(fēng)洞在運(yùn)行，在這些風(fēng)洞中，測量數(shù)據(jù)需要以極高精度記錄、處理和評估。

挑戰(zhàn)

盡管投資和運(yùn)營成本很高，飛機(jī)和車輛制造商仍然嚴(yán)重依賴風(fēng)洞試驗(yàn)。測試的復(fù)雜性和要求正在增加。高質(zhì)量的測量數(shù)據(jù)——包括靜態(tài)數(shù)據(jù)和越來越多的瞬態(tài)數(shù)據(jù)——必須可靠、高效地傳輸。

解決方案

MGCplus 放大器系統(tǒng)被集成到一個緊湊和移動的整體系統(tǒng)中。與標(biāo)準(zhǔn)連接電纜、空氣動力學(xué)試驗(yàn)所需的各種測量傳感器快速靈活連接，通過風(fēng)洞軟件的開放接口進(jìn)行配置。解決方案的標(biāo)準(zhǔn)是有效校準(zhǔn)，可追溯到國家標(biāo)準(zhǔn)并確保長期可靠性。

結(jié)果

由于 MGCplus/DMP 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有極高的靈活性、精密性和良好的長期穩(wěn)定性，可進(jìn)行各種測試。與 RUAG 多分量天平一起，HBM 測量鏈可用于確定載荷，如提升力和阻力。為空氣動力學(xué)工程師提供改進(jìn)/驗(yàn)證產(chǎn)品所需的數(shù)據(jù)。

風(fēng)洞試驗(yàn) - 獲取真實(shí)的測試結(jié)果

風(fēng)洞試驗(yàn)的范圍非常廣，測量和數(shù)據(jù)采集的要求也各不相同。在最簡單的情況下，客戶只對觀察暴露在風(fēng)中的測試對象感興趣，如降落傘。在這種情況下，只需要對風(fēng)速進(jìn)行測定。

一般來說，風(fēng)洞測試都比較復(fù)雜，風(fēng)洞模型需配備多種傳感器，用于獲得作用在物體上的載荷和壓力數(shù)據(jù)。LOSITA 風(fēng)洞模型是在歐洲清潔天空2號計(jì)劃框架內(nèi)建立和測試的，對數(shù)據(jù)采集要求具有極高的要求，可進(jìn)行非常復(fù)雜的風(fēng)洞試驗(yàn)。LOSITA 資金來自于歐盟地平線2020研究與創(chuàng)新項(xiàng)目。

The LOSITA wind tunnel model at RUAG. — RUAG 的 LOSITA 風(fēng)洞模型

該模型配備了RUAG六分量天平，以獲得作用在飛機(jī)上的全局力和力矩。這架飛機(jī)由兩個強(qiáng)大的安裝在機(jī)翼上的螺旋槳渦輪機(jī)驅(qū)動。螺旋槳將對機(jī)翼周圍的氣流產(chǎn)生巨大影響，因此必須將其納入風(fēng)洞模型。作用在螺旋槳上的力通過安裝在螺旋槳輪轂上的附加6分量天平（轉(zhuǎn)軸天平）進(jìn)行測量。從這些全局測量力值中，空氣動力學(xué)專家將從中提取有關(guān)飛機(jī)性能以及穩(wěn)定性和可控性的信息。

結(jié)構(gòu)工程師可能更感興趣的是飛機(jī)某些部件上的氣動載荷。這些數(shù)據(jù)來自于模型上不同位置的壓力測量值。為此，LOSITA 風(fēng)洞模型配備了700多個測壓口。另一種補(bǔ)充方法是使用應(yīng)變計(jì)組件天平 - 其專門測量單個控制面上的力。

除了這些測量值之外，還有多個傳感器用于控制和監(jiān)控測試和模型，如加速度計(jì)、轉(zhuǎn)速傳感器、位置傳感器和溫度傳感器。每個風(fēng)洞試驗(yàn)的目標(biāo)不同，以及由此產(chǎn)生的傳感器多樣性對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的靈活性提出了非常高的要求。儀器，特別是多組分天平，在精度和重復(fù)性方面需要滿足非常嚴(yán)格的要求。

HBM DMP 和 MGCplus 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)在 RUAG 風(fēng)洞和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中使用 10多年了。最初設(shè)置的關(guān)于精度、分辨率、重復(fù)性和可用性的要求到今天仍然能滿足或超過客戶的要求。定期校準(zhǔn)也顯示出其良好的長期穩(wěn)定性。所獲得的測量結(jié)果對于客戶的產(chǎn)品進(jìn)一步改進(jìn)確認(rèn)是非常有價值的。

Wind Tunnel Balance

六分量天平的任務(wù)是同時測量三個正交排列的力和力矩，同時盡量減少相互干擾。在航空中，這些是升力/法向力（Z）、阻力/軸向力（X）和側(cè)向力（Y），以及滾轉(zhuǎn)（L）、俯仰（M）和偏航（N）軸的力矩。

RUAG天平由兩部分組成：固定接地或非公制半和公制半。

非公制半: 它附著在一個堅(jiān)實(shí)的結(jié)構(gòu)上，例如地面或一個支撐，它決定了模型在風(fēng)洞中的位置。
公制半: 固定在被測物體上，即汽車或飛機(jī)模型。

通過連桿和帶有高精度應(yīng)變計(jì)的測量元件，記錄機(jī)械應(yīng)變，并通過之前的校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為物理單位。

Strain gauge-based wind tunnel balance from RUAG. — RUAG 基于應(yīng)變的風(fēng)洞天平

RUAG’s 7xx balance series ranging. — RUAG 7xx 系列天平

RUAG 7xx 系列天平

由于客戶對試驗(yàn)對象和待測力的要求取決于風(fēng)洞模型的尺寸，RUAG 天平系列提供了多種規(guī)格天平，以從體積和載荷范圍方面滿足試驗(yàn)對象要求。

精度和質(zhì)量保證：測量和校準(zhǔn)

System integration MGCplus DAQ system. — 系統(tǒng)集成了 MGCplus 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

Calibration system with HBM DMP40 DAQ system. — 包括 HBM DMP40 放大器的校準(zhǔn)系統(tǒng)

ISO 9001質(zhì)量體系要求每年進(jìn)行一次校準(zhǔn)，可追溯到國家標(biāo)準(zhǔn)。這適用于 MGCplus 系統(tǒng) 以及RUAG多組分天平。

為此開發(fā)了一個校準(zhǔn)系統(tǒng)，可以對所有 MGCplus 通道進(jìn)行檢查和校準(zhǔn)。來自 HBM 的 DMP40 放大器用于校準(zhǔn)天平，以滿足質(zhì)量保證體系最高要求。

關(guān)于 RUAG AG

RUAG AG 是國際領(lǐng)先的民用和軍用航空系統(tǒng)和組件供應(yīng)商、服務(wù)提供商和集成商。該公司的核心能力包括維修和維護(hù)工作，以及飛機(jī)和直升機(jī)子系統(tǒng)的升級、開發(fā)、制造和集成。

早在70多年前，RUAG的前身公司 aidgen?ssiches Flugzeugwerk F+W 的空氣動力學(xué)研究部門就開始測量飛機(jī)的力和力矩。