Измерение отклонения движущегося крыла на основе беспроводного датчика наклона

Ключевые моменты

Продукт: беспроводной датчик наклона для измерения отклонения крыла

Особенности:

• Улучшенная двухосевая модель погрешности для отклонения подвижной аэродинамической поверхности
• Беспроводное отображение данных в реальном времени: данные, графики и 3D-модель
• Высокая точность менее 0,05° и частота сбора данных выше 10 Гц
• Автоматизированная калибровка для непараллельных монтажных поверхностей

Преимущества:

• Высокая точность и эффективность для испытаний отклонения крыла
• Упрощенная установка и работа за счет беспроводной схемы
• Подходит для крупных авиационных сборочных линий, ускоряет процесс и снижает трудозатраты

На основе базового принципа измерения датчика наклона, с учетом систематических ошибок датчика, эксплуатационных и монтажных ошибок, а также с опорой на существующие модели анализа пространственной угловой погрешности, была усовершенствована двухосевая модель измерительной ошибки для сценария отклонения подвижной аэродинамической поверхности вокруг горизонтальной оси. Метод калибровки также был адаптирован под реальные условия работы. При использовании беспроводной передачи данных была построена полноценная система испытаний отклонения крыла, способная в реальном времени визуально отображать угол отклонения посредством данных, графиков и трехмерных моделей. Точность измерения угла отклонения составляет менее 0,05°, а частота сбора данных превышает 10 Гц, что соответствует практическим требованиям измерения.

Современное авиастроение в основном использует модульную технологию сборки: основные компоненты самолета проходят изготовление и монтажные испытания на сборочной линии, а затем крупные узлы стыкуются на финальной пульсирующей линии сборки. Для крупных самолетов характерно большое количество подвижных аэродинамических поверхностей, высокие требования к точности профиля, многочисленные этапы координации и управления, а также значительный объем изготовления и отладки. Все это делает процесс установки и регулировки сложным.

Контроль угла отклонения является важной частью испытаний при модульной сборке крыла. У одного из ключевых самолетов имеется множество рулевых поверхностей со сложной структурой, а традиционный метод контроля угла отклонения требует громоздкой установки оборудования на базе датчиков наклона, большого числа механических приспособлений и значительных трудозатрат персонала. С ростом потребности в высокопроизводительных самолетах производственные задачи авиазаводов увеличиваются, а сборочной линии требуется точная, быстрая и работающая в реальном времени автоматизированная система контроля подвижных поверхностей, способная отражать производственный процесс и повышать общую эффективность линии.

На данный момент для определения пространственного угла отклонения активных аэродинамических поверхностей применяются различные методы: инерциальные измерения, лазерные трекеры, системы визуального контроля, координатные измерения, многотеодолитные системы, косвенное измерение линейного или углового перемещения, механические угломеры и другие. Несмотря на разнообразие методов, каждый из них имеет свои ограничения, поэтому в ряде исследований применяются комбинированные подходы для повышения точности и применимости. Метод инерциального измерения на основе датчика наклона отличается сравнительной портативностью, а его точность и эффективность удовлетворяют реальному производственному спросу, поэтому именно он был выбран для испытания отклонения подвижного крыла.

Проектирование и реализация системы

(1) Для сценария отклонения активной аэродинамической поверхности вокруг горизонтальной оси была предложена двухосевая модель измерительной ошибки. С учетом реальных условий работы был введен новый переменный параметр, который позволил улучшить алгоритм калибровки и адаптировать его к специальным условиям непараллельной монтажной поверхности. Это повысило точность выходного угла после калибровки, а ошибка была удержана в допустимом диапазоне, соответствующем требованиям высокоточного контроля угла подвижной поверхности крыла.

(2) Была завершена разработка и реализация системы испытания отклонения подвижного крыла крупного самолета на основе протокола беспроводной связи, а также проведена натурная проверка достижения целевых показателей. По сравнению с предыдущей системой новая архитектура не требует прокладки кабелей связи, упрощает полевую работу и позволяет автоматически выполнять калибровку средствами программного управления. При этом точность и работа в реальном времени в беспроводной сети сохраняются, что заметно повышает эффективность испытаний на месте.

(3) В анализе пространственной угловой модели были учтены только ошибки установки, тогда как в реальности между различными типами ошибок существует взаимная связь. В дальнейшем можно перейти к целостной идентификации совокупных ошибок системы, чтобы дополнительно повысить точность калибровочной модели.

Краткое резюме

Два очень популярных беспроводных датчика наклона Micro-Magic, T7000-I-Modbus и T7000-K-Modbus, подходят для подобных задач. Точность T7000-I может достигать 0,001°, а разрешение 0,0005°. T7000-K обеспечивает умеренную точность 0,1° и разрешение 0,01°. Выбор модели зависит от ваших фактических требований. Если вас интересуют наши беспроводные датчики наклона, свяжитесь с нами для получения более подробной информации.