大型飛機飛行過程中機翼的三維動態變形檢測方法研究

《大型飛機飛行過程中機翼的三維動態變形檢測方法研究》是依託西安交通大學，由梁晉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：大型飛機飛行過程中機翼的三維動態變形檢測方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：梁晉
• 依託單位：西安交通大學

項目摘要

大型飛機採用大展弦比和柔性機翼設計, 空中飛行時機翼變形很大,對氣動力和飛行安全有重要影響，如何方便快捷、精確地測量空中飛行時大型飛機機翼的三維動態變形數據極其重要。本項目基於三維數字圖像相關理論，結合工業近景攝影測量技術，利用放置在飛機上的多組工業相機，拍攝飛機空中飛行時機翼的變形視頻圖像，通過標誌點和散斑圖案解算出機翼三維全場動態變形和應變數據。課題組承擔的前一個國家自然科學基金研究了風洞試驗時大型飛機模型的變形檢測方法，本項目在此基礎上研究空中飛行的變形檢測，檢測對象和環境發生了重大改變，檢測對象從2米大小的飛機風洞模型變為幾十米的真實飛機，機載環境比風洞環境更為複雜，空中飛行比風洞試驗的檢測難度更大。本項目重點研究幾十米大視場的變形檢測方法，以及空中飛行環境下對氣流、光線、振動、拍攝傾斜角等的各種抗干擾和補償方法，為大型飛機的研製和生產提供真實的空中飛行數據。

結題摘要

項目組完成了該項目規定的研究任務和各項目標。本項目基於三維數字圖像相關理論，結合工業近景攝影測量技術，利用放置在飛機上的多組工業相機，拍攝飛機空中飛行時機翼的變形視頻圖像，通過標誌點和散斑圖案解算出機翼三維全場動態變形和應變數據。本項目通過仿真實驗，測量分析了採用大展弦比和柔性機翼設計的大型飛機在空中飛行時機翼三維變形數據。建立了測量誤差模型，深入研究了大型飛機機翼變形測量的相機標定模型和算法，實現了大型機翼測量的大視場多相機標定及飛行中測量相機實時校正算法，大大提高了大型飛機飛行過程中機翼三維變形測量精度。針對飛行過程中複雜測量環境，研究了機翼全場變形解算方法，提出了新的斜光軸弱相關散斑匹配算法，實現了機翼變形測量的散斑匹配算法、散斑三維重建算法、多組相機測量數據的統一。 實驗結果顯示：本項目為大型飛機的研製和生產提供了真實的空中飛行數據。項目完成後，已成功用於中國飛行試驗研究院飛機機翼測量，為飛機飛行過程中的機翼變形測量提供了有效手段，且與傳統方法相比優勢明顯。本項目取得大量研究成果，超額完成項目規定的預期成果目標。共發表了學術論文21篇，其中SCI論文12篇，EI論文4篇，中文核心5篇。申請發明專利5項（其中授權2項）。培養畢業研究生21人，未畢業研究生24人。以第一完成人身份獲得國家技術發明二等獎1項。