Die Q1- und Q2-Laser-RADAR-Systeme von Ommatidia LiDAR bieten einen revolutionären Ansatz für Bodenschwingungsprüfungen, indem sie berührungslose, hochauflösende Messungen von strukturellen Schwingungen ermöglichen. Im Gegensatz zu traditionellen Methoden kann die Technologie von Ommatidia dynamische Reaktionen über große Strukturen hinweg aus der Ferne und ohne Veränderung ihrer physikalischen Eigenschaften messen.
Herausforderungen bei traditionellen Bodenschwingungsprüfungen
Die Grenzen traditioneller Modalanalyse: Herausforderungen bei Zugänglichkeit, Genauigkeit und Datendichte
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Umfangreiche Setup-Anforderungen
Konventionelle GVT umfasst die Installation von Hunderten von Sensoren und umfangreichen Gerüsten, um die Abdeckung wichtiger Strukturkomponenten sicherzustellen. Bei großen Flugzeugen kann dieser Aufbau Wochen dauern und erfordert Schichten von geschultem Personal und präzise Planung. -
Auswirkungen von kontaktbasierten Sensoren
Die Hinzufügung von Sensoren und Kabeln kann, obwohl gewichtsmäßig minimal, das dynamische Verhalten von leichten Luft- und Raumfahrtstrukturen geringfügig verändern. Dies kann die Genauigkeit von modalen Parametern wie Eigenfrequenzen und Modenformen beeinträchtigen. -
Eingeschränkte Zugänglichkeit
Bestimmte Bereiche eines Flugzeugs, wie z. B. Flügelinnenräume oder hochmontierte Komponenten, stellen logistische Herausforderungen für die Sensorplatzierung dar, was zu unvollständigen Daten führt. -
Geringe Datenauflösung
Trotz der Verwendung von Hunderten von Sensoren bleibt das Erreichen dichter, hochauflösender Messungen über große Strukturen hinweg aufgrund von Kosten und logistischen Einschränkungen eine Herausforderung. -
Nichtlineare Dynamik
Viele Strukturmoden zeigen unter bestimmten Bedingungen ein nichtlineares Verhalten, was die Analyse erschwert. Aktuelle Testwerkzeuge sind oft schlecht gerüstet, um diese Nichtlinearitäten effizient zu erkennen und zu charakterisieren.
Diese Einschränkungen unterstreichen die Notwendigkeit eines Paradigmenwechsels in den GVT-Methoden, um Genauigkeit, Effizienz und Skalierbarkeit zu verbessern.
Instrumentiertes Flugzeug für Bodenschwingungsprüfungen. Quelle: NASA
Longitudinal- und Torsionsmoden, erfasst mit dem Q1-Laser-RADAR von Ommatidia LiDAR. Jede Messung dauerte weniger als 10 Minuten und umfasst mehr als 18.000 Wellenformen.
Das Versprechen der berührungslosen Schwingungsprüfung
Revolutionierung der Bodenschwingungsprüfung: die Präzision und Effizienz berührungsloser Methoden
Die berührungslose Schwingungsprüfung bietet eine bahnbrechende Alternative zu traditionellen Methoden und geht viele der Herausforderungen an, die mit kontaktbasierten GVT verbunden sind. Technologien wie laserbasierte Systeme, einschließlich Laser-RADAR, ermöglichen präzise, ferngesteuerte Messungen von Schwingungs- und Modaldaten über große Flugzeugstrukturen hinweg.
Hauptvorteile von berührungsloser GVT:
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Eliminierung physischer Sensoren
Durch den Ersatz von Beschleunigungsmessern durch laserbasierte Systeme eliminiert die berührungslose GVT die Notwendigkeit von Sensorinstallation, Gerüsten und damit verbundenen logistischen Herausforderungen. Dies rationalisiert den Prozess und minimiert potenzielle Interferenzen mit dem dynamischen Verhalten der Struktur. -
Hochauflösende Datenerfassung
Fortschrittliche Systeme können Schwingungsreaktionen an Tausenden von Punkten gleichzeitig erfassen und so eine beispiellose Datendichte und -auflösung bieten. Beispielsweise können Laser-RADAR-Systeme Schwingungen über 128 Punkte mit hoher Genauigkeit messen und so detaillierte Einblicke in Modenformen und Strukturdynamik bieten. -
Zugänglichkeit zu komplexen Bereichen
Berührungslose Systeme können schwer zugängliche Bereiche ohne physischen Zugang scannen und so eine umfassende Abdeckung der gesamten Struktur gewährleisten. Dies ist besonders wertvoll für Komponenten wie vertikale Stabilisatoren oder Flügelinnenräume. -
Verbesserte Erkennung von Nichtlinearitäten
Berührungslose Methoden sind besser geeignet, um nichtlineares Verhalten in Strukturen zu erkennen und zu analysieren, was eine genauere Modellvalidierung ermöglicht. Fortschrittliche Techniken wie Phasentrennung und Swept-Sine-Anregung verbessern die Zuverlässigkeit der Modaldaten zusätzlich. -
Reduzierte Einrichtungszeit und -kosten
Durch den Wegfall physischer Sensoren und Kabel reduziert die berührungslose GVT die Einrichtungszeiten erheblich, was zu schnelleren Testzyklen und Kosteneinsparungen führt. Dies ist entscheidend für Luft- und Raumfahrthersteller, die unter engen Entwicklungszeitplänen arbeiten.
Anwendungen der berührungslosen GVT in der Luft- und Raumfahrt
Neudefinition von Luft- und Raumfahrttests: vielseitige Anwendungen der berührungslosen GVT
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Flugzeugzertifizierung und Modellvalidierung
Die berührungslose GVT liefert die qualitativ hochwertigen Daten, die zur Validierung von FEMs erforderlich sind, und gewährleistet die Einhaltung der Lufttüchtigkeitsvorschriften. Ihre Fähigkeit, kritische Moden zu erkennen und zu analysieren, macht sie zu einem unschätzbaren Werkzeug für die Flatterschätzung und die strukturelle Zertifizierung. -
Designoptimierung
Hochauflösende Modaldaten von berührungslosen Systemen unterstützen iterative Designverbesserungen und helfen Ingenieuren, die Leistung und die Sicherheitsparameter von Flugzeugen zu verfeinern. -
Betriebstests und -überwachung
Über statische Bodentests hinaus können berührungslose Systeme für Betriebstests eingesetzt werden, um Schwingungsdaten während Flugbedingungen oder unter simulierten aerodynamischen Lasten zu erfassen. -
Reduzierte Testzeit für Prototypen
Durch den Wegfall wochenlanger Einrichtung und die Reduzierung der Datenerfassungszeit beschleunigt die berührungslose GVT den Entwicklungszeitplan für neue Flugzeugprototypen und reduziert die Gesamtprojektkosten.
Mit FEM berechnete Modenform. Quelle: NASA
Hauptvorteile der Ommatidia-Technologie
1
Berührungslose Schwingungsanalyse
Durch die Verwendung von Laser-RADAR macht das System von Ommatidia physische Sensoren vollständig überflüssig. Es erfasst Schwingungen aus der Ferne mit Submikron-Genauigkeit und stellt sicher, dass das dynamische Verhalten der Struktur ungestört bleibt. Dies ist besonders vorteilhaft für leichte Flugzeugkomponenten, bei denen selbst minimal hinzugefügte Masse die Ergebnisse beeinflussen kann.
2
Mehrere parallele Messpunkte
Das Q1-Laser-RADAR-System von Ommatidia ermöglicht gleichzeitige Messungen über 128 Punkte und verbessert so die Datendichte und -auflösung im Vergleich zu herkömmlichen Setups erheblich. Ingenieure können die strukturelle Reaktion über die gesamte Oberfläche viel detaillierter abbilden, was zu einer genaueren Identifizierung von Modenformen und anderen dynamischen Eigenschaften führt.
3
Vereinfachte Einrichtung und reduzierte Ausfallzeiten
Durch den Wegfall der physischen Sensorplatzierung reduziert das Q1-System die Einrichtungszeiten drastisch. Dies rationalisiert nicht nur den Testprozess, sondern minimiert auch die Ausfallzeiten von Flugzeugen, ein wesentlicher Faktor für Luft- und Raumfahrthersteller, die unter engen Zeitplänen arbeiten.
4
Skalierbar für große Strukturen
Das Q1-System hat eine Reichweite von bis zu 50 Metern und ist damit ideal für großflächige Strukturen wie Flugzeugflügel, Rümpfe und komplette Baugruppen. Ingenieure können Tests durchführen, ohne direkten Zugang zu schwer zugänglichen Bereichen zu benötigen, und so eine vollständige strukturelle Abdeckung gewährleisten.
Die berührungslose Bodenschwingungsprüfung (GVT) revolutioniert die Luft- und Raumfahrt, indem sie schnellere, präzisere und umfassendere strukturelle Einblicke liefert. Durch den Wegfall physischer Sensoren, die Verbesserung der Datenauflösung und die Reduzierung der Einrichtungszeiten rationalisiert dieser hochmoderne Ansatz die Flugzeugzertifizierung, optimiert Designs und beschleunigt Entwicklungszeitpläne – und ebnet so den Weg für eine sicherere und effizientere Luftfahrt.
Fazit
Die Bodenschwingungsprüfung ist unerlässlich, um die Sicherheit, Leistung und Zuverlässigkeit von Luft- und Raumfahrtstrukturen zu gewährleisten, doch traditionelle Methoden stoßen auf Einschränkungen, die die Effizienz und Skalierbarkeit behindern. Die Laser-RADAR-Technologie von Ommatidia LiDAR begegnet diesen Herausforderungen durch berührungslose, hochauflösende Schwingungsanalyse, die das Testen vereinfacht, die Datengenauigkeit verbessert und umfassende strukturelle Einblicke ermöglicht.
Erste Arbeiten haben es uns ermöglicht, die praktischen Vorteile der Ommatidia-Technologie in realen Anwendungen zu demonstrieren. Durch die Reduzierung der Einrichtungszeiten, den Wegfall physischer Sensoren und die Bereitstellung einer beispiellosen Messgenauigkeit ist die berührungslose GVT bereit, die Luft- und Raumfahrtprüfung zu revolutionieren.
Da die Industrie weiterhin intelligentere, schnellere und zuverlässigere Testlösungen fordert, bietet der Laser-RADAR von Ommatidia einen zukunftssicheren Ansatz, der sicherstellt, dass das dynamische Verhalten kritischer Strukturen mit beispielloser Genauigkeit analysiert werden kann. Dies ist nicht nur eine Weiterentwicklung der Schwingungsprüfung – es ist eine Transformation, die die Art und Weise, wie wir die strukturelle Validierung und Sicherheit angehen, für die kommenden Jahre neu definieren wird.
Der Laser-RADAR von Ommatidia LiDAR transformiert GVT mit berührungsloser, hochauflösender Technologie, reduziert die Einrichtungszeit, verbessert die Präzision und ermöglicht kostengünstige Tests für Flugzeugzertifizierung, Designoptimierung, Betriebstests und Prototypenvalidierung.
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