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先进测试技术在航空科技发展中的应用

新品抢鲜中国仪表网2008年07月11日 11:24人气:4157

中国一航北京长城计量测试研究所多年来致力于先进测量技术研究,目前已经建立了具有国际先进水平的“动态测试与校准技术”航空科技重点实验室,正在建设“计量与校准技术”国家重点实验室。

在跟踪国际测试技术发展同时,一航计测注重研究先进测试技术在航空科技发展中的应用,支撑并参与航空科技创新。

  一航计测在先进光纤传感技术领域重点开展核心技术和应用技术研究。光纤传感以抗电磁干扰、高可靠性、轻巧、灵敏等独一无二的优势,具有广阔的应用前景。美国提出未来飞行器的传感器将是全光纤化,飞机将基于“光”所提供的测量信号进行飞行。这一概念在发达国家航空航天领域得到了有力印证。目前,一航计测已经突破光纤传感器技术、光信号解调技术、光纤传感器校准技术、光纤传感器在飞机结构上应用工艺与可靠性技术,具备了在航空产品中推广应用这些技术的条件。

  光纤光栅(FBG)是一种对应变、温度敏感的传感器,一根光纤可以同时测量几十个点的物理量,具有动态响应快、传输距离长、耐腐蚀等诸多优点,具有很强的几何形状可塑性和适应性,既可埋入复合材料内,也可粘贴在材料表面,发达国家已将其用于对飞机、航天器、舰船和大型工程设施的预测与状态管理系统(PHM)和结构健康监测(SHM)。

  非接触测量具有测量准确度高、不干扰被测对象等诸多优点,可以满足苛刻的测量要求,如航空发动机内部高温高压条件下复杂流场及旋转机械力学和热学参数测量。一航计测正在将非接触测量技术应用到更多工程测量领域。目前一航计测开展的非接触测量研究工作包括激光干涉测量技术用于振动、冲击、动态压力、几何量等参数测量;发动机涡轮叶片高温测量;数字散斑全场振动测量与校准;激光多普勒(LDV)发动机叶尖间隙测量。

  在飞机、航空发动机研制中,80%以上的被测量是动态的。动态测试与校准是航空科技发展的重要基础技术,是科研和生产的重要技术手段,也是国内外重点发展的技术领域。在动态测试与校准技术领域,一航计测研究方向包括动态测试理论与校准方法、动态计量校准装置、先进信号获取技术等。

  一航计测在现代激光干涉测量技术、新型传感技术、动态信号分析技术、高速数据采集及实时处理技术、瞬态过程的控制技术、结构动态特性的分析与校准技术、显微图像测量技术等领域具有雄厚的研究基础。近年来,还与德国联邦物理技术研究院共同举办了4届“动态测试与校准”国际学术交流会。

  纳米技术是21世纪最重要的核心技术,而纳米测量技术是纳米技术的基础。一航计测在开展纳米级尺寸三维测量技术研究同时,研究超精加工测量技术、纳米力学性能测量技术、MEMS测量技术,为航空科学技术跨越奠定雄厚的基础。

  飞秒激光频率梳是国际科学界的热点,它有望将时间和长度这两个国际基本单位的测量准确度提高几个数量级,带来测量技术的革命。它还可以极大地提高导航、制导和定位的准确度。一航计测正在研究飞秒激光技术,建立将长度溯源到时间基准的技术手段,以便开展宽频率范围的激光频率计量校准工作,极大提高长度量值的测量准确度,提升航空数字化制造水平。

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