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        利勃海爾航空(Liebherr-Aerospace)使用GOM的ARAMIS 3D Camera 為了起落架部分進行結構測試。能夠確定在靜態和動態加載過程中基于點成分的全場變形。

        利勃海爾航空Lindenberg GmbH, Lindenberg(德國)、航空工業系統的領先供應商利用創新的測試方法來驗證仿真手段,進一步探討材料特性并發展新概念的起落架系統。

         在起落架系統通過使用認證之前,需要進行大量的測試來展示其能力,以滿足其對功能、安全性和使用壽命的嚴格要求。為此航空工業越來越依賴來自GOM公司的光學測試系統和評估軟件。非接觸式測試系統提供被測物表面的三維位移和變形。在受動態或靜態載荷時組件的變形是基于點的全場測量。使用這種測量數據使仿真和設計流程不斷優化,以確保結構部分滿足越來越苛刻的要求,遵守嚴格的安全規定。

         勃海爾宇航在其林登貝格的測試中心使用ARAMIS 3D Camera 對新開發的起落架系統來進行結構測試。測試分為強度測試和疲勞測試。在強度測試過程中起落架系統要證明其在準靜態加載下的可靠性;在疲勞測試過程中需要證明其在不同工況循環加載下的使用壽命、疲勞強度。為此起落架的外部載荷時通過液壓缸和負重系統來分析其在不同載荷狀態下的位移狀況。

        尺寸約5米的試樣和相應的測試加載設備安裝在專門為其設計的支架上。除了正在進行的強度測試,利勃海爾航空也在努力通過疲勞測試認證。每個測試可能持續12個月,有200萬個負載周期。

        每個起落架系統需要經受多次臨界載荷測試來通過靜態載荷認證。這些測試主要通過模擬起落架在滑行和著陸過程中的載荷,基于點成分來分析每個部件的狀態。GOM的光學測試系統能夠提供這些部件在載荷下的三維空間運動狀況。對于測試人員來說他們最關心的是在加載過程中部件是否會發生變形以及變形量有多大。為了加速開發,仔細研究這個部件的運動狀況是有必要的。ARAMIS是一種合適的觀測和分析方法。

        利勃海爾航空擁有集成的GOM非接觸式測量系統。與有線式的傳感器和應變片等傳統測試方法不同,ARAMIS 3D Camera能夠同時獲得每個起落架部件的空間位移和三維變形。

        在疲勞測試過程中,模擬真實的著陸和滑行來分析其整個使用壽命的疲勞強度。最有趣的研究命題是在加載過程中,試樣是否經歷了永久變形。

        每個試驗臺都為了一個特殊工況設計。寬6米,高7米, 深5米,占據總空間70 m2。試驗臺通過液壓系統施加4000psi或560kN 的載荷。除了ARAMIS 3D Camera測量動態變形以外,還有100個通道測量力值和溫度。

        試樣在結構測試期間受到多個最大載荷,包括最大力矩,制動力矩和垂直上下的載荷。測試工程師們分級加載,通過得到的實驗數據來分析其表現。起落架安裝在試驗架上的方式和安裝在飛行器上的方式是相同的。使用13個伺服液壓缸同時加載。起落架的輪子使用模擬加載的輪軸系統。


        光學測試系統的優勢

        不同于傳統的測試方法如應變片引伸計等,光學測試系統ARAMIS能夠得到三維空間位移和變形。與此同時也可以測量速度和加速度。使用貼點來測試,能夠得到6自由度分析來確定剛體位移和空間轉動的關系或者在各個方向的運動。測試工程師能夠準確得到起落架各個位置的變形情況。ARAMIS容易集成到測試步驟中,檢測點被測量標記。使用光學測試探頭——GOM Touch Probe,表面上的位置可以被確定并且適配器可以被測量到。

        使用ARAMIS來分析數據,簡化了工作流程。因此,在整個階段評估,測試運行和后期處理都發生了變化。只需要按一下鼠標,所有相應的元素會自動更新。

        光學測試也可以加快測試流程。ARAMIS專業版還允許利勃海爾建立測試模板,測試任務一旦開始進行,剩余的測試都可以使用可靠的項目模板。利勃海爾航空還使用ARAMIS系統檢查加載系統在一系列的試驗中是否按照規范正確運行。

        首先,測試目標先用TRITOP系統通過攝影測量來確定被測物的三維坐標。后續的數據可以和CAD、應變片的數據進行對比。這能節省大量時間,否則應變片的位置必須事先手動確定。一旦測試任務開始,ARAMIS 3D Camera作為三維變形測試系統用在實際試車中,通常同時使用兩套測量頭。GOM Touch Probe 越來越多的被使用在變形和位移測試,以得到難以觀察到的配件。

        此外利勃海爾使用GOM Touch Probe來檢測裝配是否和設計圖紙吻合。實驗過程中如果懷疑發生了全場變形,測試者可以直接使用GOM Touch Probe檢測測試裝置的安裝而無需拆卸起落架,并用設備建立其坐標系統。

        利勃海爾計劃在未來使用更多全場變形測量系統,測出疲勞測試中的加載危險區域。

        早在2010年利勃海爾航空就開始使用GOM 公司的系統為起落架系統做測試。從2015年11月開始使用ARAMIS系統,顯著地加快工作效率,特別是測試設置。非接觸測量顯著降低了對載荷的影響。由于采用了藍光技術,有效的降低了環境光的影響?!包c追蹤功能和藍光技術的完美融合,這讓我將ARAMIS稱為真正的即插即用測試系統” Thomas Pfeilschifter——利勃海爾結構測試專家如是說?!拔覀儾辉傩枰罅康臏蕚鋾r間也可以獲得良好有效的測試數據”光學測試系統容易集成到不同的測試平臺,同時經由全場測量和點測量可以得到動態和靜載載荷下的變形。三維測試數據永久可用,能夠用來做后續不同環境的測試評估。測試結果可以輸出為圖表、視頻和圖像。 

        來自GOM 三維測試數據也可以被用來優化測試設計,并可用來針對飛行周期對結構有影響的特定載荷進行測量。同時GOM系統非常適合用來排查故障原因,因為其支持復合分析方法,甚至可以簡化替代他們。

        2017年06月05日

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