風洞飛機模型攻角的測量精度是風洞數據的重要指標之一，過去用於測量模型攻角的方法例如水準泡法、壓電加速度計法及常規干涉法等，由於對風洞內氣流、噪聲、溫度變化及振動等干擾很敏感，測量精度受到限制，一般只能達到0.05°~0.03°，而且數據的穩定性及重複性較差。引進雷射跟蹤測量系統到風洞調試中，很好的滿足了大型風洞大尺寸、高精度、高速度、現場、實時測量的要求。
基本介紹
- 中文名：雷射風洞
- 外文名：Laser wind tunnel
- 目的：測量風洞飛機模型攻角
- 技術：雷射跟蹤測量
- 調試項目：噴管段和試驗段的出口等
- 分類：4類
簡介,背景,基本原理,風洞調試中的一些套用,
簡介
近年來，在飛機、船舶等大型精密設備的製造、裝配及檢測和精密工程測量領域，除了傳統的全站儀、經緯儀外，各種新技術不斷湧現，如雷射跟蹤儀、雷射掃瞄器、攝影測量系統、雷射雷達系統等。其中雷射跟蹤儀以其測量速度快、精度高、測量範圍大的優點得到了廣泛套用。常見的雷射跟蹤儀品牌有 API、LEICA、FARO 等。新的大型風洞在零部件加工、廠家試裝和現場安裝環節都提出了更高的精度要求和速度要求，傳統的測量手段要么不能滿足精度要求，要么速度太慢，不能同時兼顧質量與速度。引進雷射跟蹤測量系統到風洞調試中，很好的滿足了大型風洞大尺寸、高精度、高速度、現場、實時測量的要求。
背景
風洞飛機模型攻角的測量精度是風洞數據的重要指標之一，過去用於測量模型攻角的方法例如水準泡法、壓電加速度計法及常規干涉法等，由於對風洞內氣流、噪聲、溫度變化及振動等干擾很敏感，測量精度受到限制，一般只能達到0.05°~0.03°，而且數據的穩定性及重複性較差。
基本原理
由跟蹤頭髮射出的雷射被靶球反射回來，跟蹤頭內的轉動伺服控制機構控制跟蹤頭的轉動方向和速度，使由跟蹤頭髮射出的雷射始終朝向靶球，從而實現跟蹤；跟蹤頭內的雷射干涉測距系統和雷射測距儀則是兩種方式的測距系統，用於得到跟蹤頭中心到靶球中心的距離，即球坐標系的半徑；從跟蹤頭內置的兩組高精度角度編碼器可以讀出兩組角度，即球坐標系的方位角和俯仰角；通過儀器自身的校準參數和氣象站感測器計數可以對系統內部的系統誤差和大氣環境誤差進行補償,從而得到更精確的空間坐標。
通常將跟蹤頭固定在三角架上，確保測量過程中球坐標系的原點和方向不發生變化。控制器是雷射跟蹤測量系統的控制中樞，它連線著電源、跟蹤頭、氣象站、測量用計算機。測量用計算機裝有專業測量軟體，是雷射跟蹤測量系統的重要組成部分，通過它可以實現儀器的控制與校準、原始坐標數據的採集、坐標系轉換、數據的分析和處理。雷射跟蹤測量系統的測量方式包括靜態單點測量、動態連續測量、過截面測量等。雷射跟蹤測量系統的測量結果可以用坐標列表方式或圖形方式顯示。
風洞調試中的雷射跟蹤測量可以分為四類：固定結構形位公差測量、平動機構位移測量、轉動機構角度測量、流線曲面測量。
風洞調試中的一些套用
雷射跟蹤測量系統是一種高精度、大範圍、高速度、可現場實時測量的空間坐標測量系統，系統採集到的原始數據都是三維空間坐標點。通過一系列特徵點，我們可以構造直線、曲線、平面、圓、球體、圓錐、圓柱等幾何形體，從而可以得到直線的長度、直線度，兩直線的角度，平面的大小、平面度，平面間的平行度、垂直度，圓的圓心、半徑、圓度，球體的球心、半徑、球度，圓錐的頂點、中心線，圓柱的中心線，兩形體的同軸度等信息，這些工作還需要專業的空間分析軟體，如 API 雷射跟蹤儀配套的 Spatial Analyzer 軟體，輔助完成。
雷射風洞
雷射風洞現代大型風洞對洞體的要求很高，加工、安裝的難度都很大，特別是安裝不可能一次到位，必須經過多次的調試，測量、分析、調整，不斷反覆，直至達標。調試中需要測量的項目主要有：噴管段和試驗段的出口、入口的高度和寬度，上下左右各壁面的平面度、相互間的平行度或垂直度，噴管段和試驗段的中心線及相互間的同軸度，試驗段攻角機構的中心線及與試驗段中心線的位置關係，攻角機構的平動和轉動精度，柔壁噴管的型面等。
