Измерение параметров движения и деформации лопастей воздушного винта натурного самолета методом стереограмметрии

Авторы

Кулеш В. П.^*, Курулюк К. А.^**, Нонкин Г. Е.^*, Сенюев И. В.^*

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия

*e-mail: mera@tsagi.ru
**e-mail: ksusha_kp_13@mail.ru

Аннотация

Кратко изложены принципиальные основы стереограмметрии. Метод стереограмметрии применен в испытаниях вращающихся лопастей натурного воздушного винта в полевых условиях. Дано описание разработанной измерительной стереограмметрической системы, предназначенной для бесконтактных панорамных измерений параметров движения лопастей на полном обороте. Описаны новая методика калибровки измерительной системы по вращению винта на малых оборотах и особенности обработки результатов измерений параметров движения с большим числом степеней свободы.
Приведены краткие результаты детальных исследований движения и деформации лопастей воздушных винтов обоих двигателей двухмоторного пассажирского самолета в условиях наземных испытаний на аэродроме. Показаны примеры трехмерных панорамных форм махового и углового движения лопастей, спектра колебаний в диапазоне до 500 Гц, и диаграмм процесса перехода из одного режима в другой.

Ключевые слова:

стереограмметрические измерения, бесконтактные оптические методы, деформация лопастей винта, бесконтактные измерения вращающихся объектов

Библиографический список

1.  Макеев П.В., Игнаткин Ю.М., Шомов А.И., Ивчин В.А. Исследование возможности попадания рулевого винта в режимы "вихревого кольца" под воздействием несущего винта // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 1. С. 7–18. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=179102
2.  Garibaldi A.V., Kulesh V.P. Contactless measurements with high point density and the construction of three-dimensional numerical models of complexly shaped bodies // Measurement Techniques. 2011. Vol. 54. No. 1, pp. 25–30. DOI: 10.1007/s11018-011-9680-5
3.  Farnood Ahmadi F. Integration of industrial videogrammetry and artificial neural networks for monitoring and modeling the deformation or displacement of structures // Neural Computing & Applications. 2017. Vol. 28. No. 12, pp. 3709–3716. DOI: 10.1007/s00521-016-2255-2
4.  Кулеш В.П. Методы видеограмметрии в экспериментальной аэродинамике: Монография. – М.: Наука, 2024. – 395 с.
5.  Bosnyakov S.M., Kulesh V.P., Morozov A.N. et al. Videogrammetric system for study of movement and deformation of real-scaled helicopter rotor blades // Proceedings of SPIE – The International Soсiety for Optical Engineering. 1999. Vol. 3516. No. I, pp.196–209.
6.  Olson L.E., Abrego A.I., Barrows D.A. et al. Blade deflection measurements of a full-scale UH-60A rotor system // American Helicopter Society Aeromechanics Specialist Conference (January 2010; San Francisco, CA, USA), pp. 20–22.
7.  Иншаков С.И., Кулеш В.П., Мошаров В.Е. и др. Видеограмметрический метод бесконтактных измерений мгновенной деформации лопастей вращающихся воздушных винтов // Ученые записки ЦАГИ. 2013. Т. XLIV. № 4. С. 72–79.
8.  Кулеш В.П., Тарасов Н.Н., Швардыгулов Г.Е. и др. Измерения параметров движения и деформации лопасти несущего винта вертолета методом стереограмметрии // Ученые записки ЦАГИ. 2021. Т. LII. № 5. С. 77–86.
9.  Бусарова М.В., Желонкин С.В., Кулеш В.П., Курулюк К.А. Применение оптического метода видеограмметрии для измерения полей нормальной деформации панели фюзеляжа самолета // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 2. С. 52–60. DOI: 10.34759/vst-2020-2-52-60
10.  Voigt A.E., Dauer J., Knaak F. Measurement of Blade Deflection of an Unmanned Intermeshing Rotor Helicopter // 43rd European Rotorcraft Forum (12-15 September 2017; Milan, Italy). Vol. 2. p. 1469–1480.
11.  Кулеш В.П. Бесконтактные измерения геометрических параметров формы, движения и деформации объектов в экспериментальной аэродинамике // Датчики и системы. 2004. № 3. С. 22–27.
12.  Persson H.J. Estimation of Forest Parameters Using 3D Satellite Data. Stereogrammetry, radargrammetry and interferometry. Ph.D. thesis. Swedish University of Agricultural Sciences, Umeå. 2014. p. 15–18. DOI: 10.13140/2.1.4027.2967
13.  Moratto Z.M., Broxton M.J., Beyer R.A. et al. Ames Stereo Pipeline, NASA’s Open Source Automated Stereogrammetry Software // 41st Lunar and Planetary Science Conference (1–5 March 2010; Woodlands, Texas). URL: https://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2010/pdf/2364.pdf
14.  Князь В.А. Оптическая система захвата движения для анализа и визуализации трехмерных процессов // ГРАФИКОН'2015: сборник трудов Юбилейной 25-й Международной конференции (22–25 сентября 2015; Протвино, Россия). Протвино: Изд-во ИФТИ, 2015. С. 232–236.
15.  Ignatiev K.I., Lee W.-K., Fezzaa K. et al. Phase contrast stereometry: fatigue crack mapping in three dimensions // Philosophical Magazine. 2005. Vol. 85. No. 28, pp. 3273–3300. DOI: 10.1080/14786430500155387
16.  Ефимов А.И., Ильин В.Н. Методология определения формы объектов по данным видеоряда камеры // Труды МАИ. 2017. № 95. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=84590
17.  Brown D.C. Decentering distortion of lenses // Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. 1966. Vol. 32. No. 3, pp. 444–462.
18.  Назаров А.С. Фотограмметрия: Учеб. пособие. – Минск: ТетраСистемс, 2010. – 398 с.
19.  Коатес К., Фоулер Б., Холст Г. Научные цифровые камеры. Устранения ограничений при использовании научной КМОП-камеры (SCMOS) // Фотоника. 2016. № 4(58). С. 102–111. DOI: 10.22184/1993-7296.2016.58.4.102.110
20.  Fraser C.S. Photogrammetric Camera Component Calibration: A Review of Analytical Techniques // Gruen A., Huang T.S. (eds) Calibration and Orientation of Cameras in Computer Vision. Springer Series in Information Sciences. Vol 34. Berlin, Heidelberg: Springer; 2001. DOI: 10.1007/978-3-662-04567-1_4
21.  Show W.L., Childers B.A., Shortis M.R. The calibration of video cameras for quantative measurements // 39th International Instrumentation Symposium (May 2–6, 1993; Albuquerque, NM). Accession Number 93A54357. p. 93–178.