Измерение перемещений и деформаций моделей и элементов конструкции ЛА в аэродинамическом и прочностном эксперименте методом видеограмметрии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.07.02, кандидат наук Курулюк Ксения Александровна

• Курулюк Ксения Александровна
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Курулюк Ксения Александровна

Введение

1 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ МЕТОДА ВИДЕОГРАММЕТРИИ

1.1 Термины и определения

1.2 Оптический метод видеограмметрии с одной камерой

1.3 Стуктурная схема и система координат

1.4 Принципы построения изображения

1.5 Матрица вращения

1.6 Геометрические искажения изображения

1.7 Параметры рабочей характеристики

1.8 Калибровка измерительной системы

1.9 Параметры положения объекта в пространстве

1.10 Принципиальные возможности

1.11 Требования для реализации метода видеограмметрии

1.11.1. Требования к средствам измерений, вспомогательным устройствам, материалам и реактивам

1.11.2. Требования к условиям измерений, измеряемым величинам и объекту измерений

1.11.3. Расчет фокусного расстояния приемного объектива

1.11.4. Особенности маркирования поверхности

2 МЕТОДИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Оценка погрешности измерения координат маркеров на изображении путем численного моделирования

2.2 Исследование характеристик варианта ВГМ-системы для измерения местных деформаций

2.2.1. Предел разрешения ВГМ-системы для измерения местных деформаций

2.2.2. Оценка повторяемости результатов

2.3 Исследование характеристик варианта ВГМ-системы для измерения общих деформаций

2.3.1. Предел разрешения ВГМ-системы для измерения общих деформаций

2.3.2. Оценка повторяемости результатов

2.3.3. Зависимость предела разрешения ВГМ-системы от расстояния

3 ИЗМЕРЕНИЯ МЕТОДОМ ВГМ ПОЛЕЙ ДЕФОРМАЦИЙ В ПРОЧНОСТНОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ. МЕСТНЫЕ НОРМАЛЬНЫЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

3.1 Особенности выбора ВГМ-системы для измерения местных нормальных деформаций поверхности

3.2 Испытания цилиндрической панели обшивки фюзеляжа из алюминиевого сплава

3.3 Испытания натурной панели крыла из ПКМ

3.4 Измерение полей нормальной деформации панелей из композиционного материала. Поле утолщения

3.5 Измерения деформации поверхности в результате ударного повреждения

3.6 Измерения местных нормальных деформаций в зонах ударных повреждений при циклическом нагружении

4 ИЗМЕРЕНИЯ МЕТОДОМ ВГМ ПОЛЕЙ ДЕФОРМАЦИЙ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБЪЕКТОВ В ПРОЧНОСТНОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ. ОБЩИЕ НОРМАЛЬНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ

4.1 Измерения полей нормальных деформаций крыла крупногабаритного военно-транспортного самолета из алюминиевого сплава

4.2 Измерения полей нормальных деформаций прототипа кессона крыла из композиционного материала среднемагистрального пассажирского самолета

5 ИЗМЕРЕНИЯ МЕТОДОМ ВГМ ПОЛЕЙ ДЕФОРМАЦИЙ В АЭРОДИНАМИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ. ОБЩИЕ НОРМАЛЬНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ

5.1 Измерения деформации модели крыла с адаптивным упругим предкрылком в потоке аэродинамической трубы Т-101

5.2 Измерения деформации полномасштабного демонстратора крыла с упругими органами управления в потоке аэродинамической трубы Т-104

6 ИЗМЕРЕНИЯ МЕТОДОМ ВГМ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ В ПРОСТРАНСТВЕ

6.1 Измерения методом ВГМ положения вертолетного прибора в аэродинамическом эксперименте

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Ключевые слова: бесконтактные измерения, оптические измерения, видеограмметрический метод, нормальные деформации, поля деформаций, разрушение конструкции, прочностные испытания, геометрические параметры, аэроупругость.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Измерение перемещений и деформаций моделей и элементов конструкции ЛА в аэродинамическом и прочностном эксперименте методом видеограмметрии»

Актуальность работы

Создание и доводка новых образцов авиационной техники сопряжено с многочисленными испытаниями на земле и в полете. Наземные испытания проводятся в аэродинамических трубах и на экспериментальных установках с целью выбора компоновки летательного аппарата (ЛА), изучения аэродинамики и аэроупругости его планера, исследований прочности, надежности и ресурса его элементов, эффективности органов управления. В наземных экспериментах проводится моделирование условий полета, а также множества возможных экстремальных воздействий - механических, тепловых, акустических и других, - под действием которых ЛА претерпевают изменения своей формы, деформации. Нормальное функционирование и безопасность [1, 2] таких объектов зависят от адекватного реагирования конструкции на внешние воздействия.

На начальных этапах разработки адекватность нагрузкам устанавливается расчетными методами [3]. Однако наряду с результатами, полученными расчетными методами, необходимо проводить соответствие с экспериментальными данными. Необходимы измерения распределенных смещений и деформаций одновременно в большом числе точек поверхности объекта, проявляющихся непосредственно на эксперименте или в реальных условиях. Это обусловлено такими факторами, как: сложность конструкции и несовершенство конструкционных материалов; комплексность и сложность распределений нагрузки [4]; неполнота исходных данных для расчета; несовершенство математических моделей, расчетных схем, и методов [5]; непредвиденные особенности функционирования и др. Кроме того, такой

эксперимент может служить для подтверждения самих расчетных методов и математических моделей, их корректности.

Изменение формы объекта может приводить к изменениям его функциональных характеристик [6]. В большой степени это относится к летательным аппаратам. В аэродинамическом эксперименте модель может деформироваться в потоке аэродинамической трубы [7], [8], [9], что приводит к изменению её аэродинамических характеристик и параметров обтекания модели (проблема нежесткости жестких моделей) [10]. Помимо этого, во время аэродинамических испытаний могут проявляться тонкие нелинейные эффекты, которые не поддаются достаточно точному определению расчётными методами, например, при заданных больших углах атаки и отклонениях. Причем, исследования могут проходить как в лабораторных, так и в стендовых и даже в трудных полевых или натурных условиях с весьма ограниченными возможностями для монтажа оборудования, коммуникаций, оптического доступа, метрологической привязки [11]. В прочностном эксперименте актуальна задача исследования процессов коробления и разрушения элементов конструкций ЛА из новых мало изученных полимерных композиционных материалов, в настоящее время активно разрабатываемых и внедряемых в силовую конструкцию планера [12], [13].

Для изучения всех этих процессов и решения такого рода задач применяются разнообразные измерительные методы и средства. В настоящее время наиболее перспективными методами измерений геометрических параметров перемещения и деформации объектов выступают оптические методы, в частности, методы цифровой фотограмметрии или видеограмметрии. Такие преимущества методов как: технологическая оперативность, бесконтактность, высокая информативность (изображение несет информацию о сотнях и тысячах точек одновременно) и широкий диапазон измерений (от 0,01 мм до метров),-обеспечили им широкое применение в научных исследованиях и измерительной технике.

Современное состояние (обзор литературы)

Деформации поверхности объекта исследований принято разделять на касательные, т. е. относительные смещения точек поверхности по двум координатам в плоскости, перпендикулярной средней нормали к поверхности, и нормальные - смещения точек в направлении этой нормали.

Для измерений касательных деформаций существует достаточно широкий набор методов и средств.

Традиционным методом исследований напряженно-деформированного состояния конструкции является метод тензометрии [14]. Тензометрия (от лат. tensus - напряжённый, натянутый и греч. те^еб - измеряю) - экспериментальное определение напряжённого состояния конструкций, основанное на измерении местных деформаций. Этот метод основан на тензорезистивном эффекте, сформулированном лордом Кельвином в 1856 году. Эффект состоит в том, что при механической деформации материала его электрическое сопротивление изменяется. При малых деформациях проводника зависимость относительного приращения сопротивлении от относительной деформации представляется

~ ~ йЯ &

линейной зависимостью — = 5 —, где s - тензочувствительность материала

Я I

^ > 1.60). У материалов, используемых для изготовления тензорезисторов тензочувствительность s ~ 2-4.

Исследования характеристик упругости и прочности конструкционных материалов проводят на образцах материала, обычно в виде плоских пластин, или элементах конструкции в виде типовых панелей. На поверхность образца в контрольных точках наклеивают тензодатчики. На испытательной машине образец подвергают нагружению растяжения или сжатия с заданной силой. В процессе нагружения измеряют изменения электрического сопротивления, по которому определяют величину касательной к поверхности деформации образца. Но поскольку метод тензометрии измеряет только касательные к поверхности (тангенциальные) деформации, то при появлении нормальных составляющих

деформаций, например, при короблении материала, может возникнуть сложность в интерпретации результатов.

Кроме того, метод тензометрии также применяется для изучения и мониторинга напряженно-деформированного состояния целых конструкций или отдельных ее элементов, что также требует сложной и трудоемкой подготовки [15], [16], состоящей в наклейке множества тензодатчиков, прокладки связующих коммуникаций, подключения сложной регистрирующей аппаратуры [17], [18]. В условиях натурных измерений, такую процедуру выполнить крайне затруднительно, тем более, при возникновении задачи измерения полей деформаций крупногабаритных объектов [19], тензодатчики необходимо размещать очень часто, что значительно усложняет подготовку и стоимость испытаний. Часто вес самих датчиков и подходящих к ним проводов вносит большую погрешность, чем диапазон измеряемых деформаций [20]. Еще одним недостатком тензометрии является одноразовое использование тензодатчиков -их нельзя отклеить от поверхности и использовать повторно.

Для решения задач определения нормальных перемещений точек поверхности могут быть использованы датчики перемещений - контактные или бесконтактные (оптические, лазерные). Однако измерения в большом числе точек реализовать еще сложнее, чем в методе тензометрии, так как датчики перемещений более сложные и громоздкие, чем тензодатчики, и их монтаж и наладка также более трудоемкие. Ограничивающим фактором в применении датчиков перемещений для измерения полей деформации является также их высокая стоимость. Они чаще всего используются для измерения перемещений точек поверхности крупногабаритных объектов при статических испытаниях.

Подводя итог о контактных методах, ключевым является то, что они действуют в режиме «точка-на-точку», и для исследования сложных процессов требуется большое число датчиков, линий коммуникации и многоканальной регистрирующей аппаратуры. Реализация измерений в большом числе точек при этом сталкивается с многими, часто непреодолимыми техническими

сложностями. В последнее время наиболее перспективными методами измерений в большом числе точек распределенных геометрических параметров перемещения и деформации представляются оптико-физические методы. Эти методы в целом можно разделить на две группы. Методы первой группы основаны на законах интерференции света - это лазерная дифференциальная интерферометрия, спекл-интерферометрия, ширография и др. Методы второй группы основаны на законах геометрической оптики.

Лазерная интерферометрия, метод бесконтактный и высокоинформативный, обладает очень высокой чувствительностью - порядка длины волны света, т. е. доли микрометра. Однако этот метод ограничен в диапазоне измеряемых перемещений - единицы или десятки микрометров. Поэтому этот метод не пригоден для измерений деформаций крупногабаритных объектов, для которых диапазон измерения может доходить до нескольких метров.

В основе интерферометрии лежит явление интерференции двух световых волн. Обычно световой (в общем случае, электромагнитный) пучок пространственно разделяется на два или большее количество когерентных пучков. Пучки проходят разные оптические пути, попадают на приемник и интерферируют. По полученной интерференционной картине можно установить фазовое смещение пучков. Разность оптического хода, создаваемая неровностями поверхности исследуемого объекта, позволяет по полученному смещению фаз установить физическую величину перемещения этой неровности [21]. Можно выделить следующие вариации метода: использование двух и более длин волн [22], при изменении коэффициента преломления [23] и с изменением направления освещения [24]. Разрешение двухволнового метода зависит от эквивалентной длины волны и фазового разрешения. Например, длины волн в 635нм и 633нм сформируют эквивалентную длину волны величиной 201мкм и обеспечат разрешение порядка 1мкм. Хотя среди интерференционного оборудования существуют приборы, реализующие погрешность измерения до 0,5 мкм/м:

интерферометры XD1 компании API (США) и XL-80 компании Renishaw plc (Великобритания), применяющиеся в областях аэрокосмических технологий [25].

Известно устройство для измерения деформаций, содержащее источник монохроматического когерентного излучения, оптически сопряженные с ним два оптоволокна - световода и средство регистрации интерференционных картин в виде кинокамеры или видеокамеры (см. описание к патенту США N 4850693, НКИ 356-35.5, 1989). Недостатками известного устройства являются то, что оно позволяет измерять поверхностную деформацию изделия и не позволяет отличить истинную деформацию от перемещения изделия как целого.

Существует устройство для измерения деформаций, известное из описания к авторскому свидетельству СССР N 1486780, G 01 B 11/16, 1989. Недостатком реализации метода в этом случае является то, что при жестком соединении конечных элементов системы разделения светового потока (зеркал) с деформируемым образцом, невозможно разделить деформации, вызванные силовым воздействием, и деформации, обусловленные одновременным действием дополнительных факторов (температура, барометрическое давление). Данный недостаток устранен в работах А.Р. Курлаева и Ю.В. Сидорина в 1997 году [26].

Существует изобретение, с помощью которого можно проводить измерения угловых деформаций протяженного объекта, например надводного или наземного транспортного средства. Определяются углы отклонения элементов конструкции относительно опорного направления (реперной оси), используя в качестве опорного направления излучение лазерного источника, направленное от объекта, визируются области рассеянного назад лазерного излучения, определяются углы отклонения разнесенных элементов конструкции относительно опорного направления и сравниваются измеренные углы, по которым определяется величина деформации объекта [27]. Таким образом, измерение прогибов и углов скручивания корпуса корабля можно проводить не используя громоздкое геодезическое оборудование, что позволит выполнять измерения деформации корабля, находящегося в открытом море.

Одним из ответвлений пространственной интерферометрии является метод спекл-интерферометрии (от англ. speckle — пятнышко, крапинка), основанный на анализе зернистой структуры изображения объекта, предложен в 1970 году Антуаном Лабейри [28]. При освещении шероховатого объекта когерентным оптическим излучением, вблизи объекта и за линзой, которая формирует изображение объекта, возникает макроскопически однородное, но в микроскопическом смысле неоднородное распределение интенсивности рассеянного излучения. В силу того, что высоты микрорельефа поверхности случайны, волны, отраженные от разных микроскопических площадок поверхности, имеют случайные амплитуды и фазы. В результате взаимной интерференции множества таких волн и возникает пятнистая или «спекловая» структура рассеянного излучения [29].

Спекл-инерферометрия также как и интерферометрия применяется для определения микрометрических деформаций поверхностей объектов [30], [31], [32], [33], [34] и требует специализированного оборудования и программ обработки полученных интерференционных картин (картин спеклов) [29], [35], [36].

На основе этого метода и модифицированной версии метода последовательного наращивания длины трещины группой ученых из ЦАГИ [37], [38] разработан и верифицирован новый экспериментальный метод определения параметров механики разрушения (на примере тонких пластин). Экспериментальная информация представляет собой величины плоских компонент перемещений, которые определяются методом электронной спекл-интерферометрии в окрестности вершины трещины. Ключевым моментом разработанного подхода является измерение абсолютных величин тангенциальных компонент перемещений в базисных точках, расположенных на линии приращения длины трещины. Кроме того, наличие высококачественных картин интерференционных полос, которые отражают только деформационные

перемещения без влияния жестких смещений, служит надежным индикатором реального типа напряженного состояния в окрестности вершины трещины.

Ширография (от англ. Shearography, shear [)юг] — сдвиг) или сдвиговая спекл-интерферометрия — это разновидность лазерной интерферометрии. Метод ширографии используется для неразрушающего контроля качества узлов и элементов конструкций, выполненных из композитных и металлических материалов. В отличие от методов голографической и спекл-интерферометрии, метод электронной ширографии регистрирует производную от компонент вектора перемещений, что делает метод нечувствительным к перемещению исследуемого объекта как жёсткого целого (вибрации) и дают возможность использовать метод в производственных условиях [39]. Измерительные системы, основанные на данном методе, часто используются для исследования поведения микро-дефектов поверхности малоизученных композиционных материалов при их нагружении, например, температурой или вакуумом или исследований поведения материалов в области сверления отверстий [40], [41] .

Проанализировав оптические методы, основанные на законах интерференции света, можно отметить, эти методы хорошо проявляют себя в диапазоне измерений до нескольких десятков длины волны света, т.е. до 10-20 мкм. Из-за своей высокой чувствительности они оказываются очень требовательными к стабильности внешних условий. Поэтому они наиболее эффективны в хорошо контролируемых лабораторных испытаниях.

Задачам промышленного эксперимента наиболее полно отвечают методы другой группы, основанные на законах геометрической оптики - это методы инженерной фотограмметрии и видеограмметрии (ВГМ). Диапазон измерений этой группы методов начинается с десятка микрометров и практически не ограничен сверху. Благодаря чему эти методы могут использоваться не только в хорошо контролируемых лабораторных условиях, но и в промышленности, например, в строительстве, архитектуре, машиностроении и, в частности,

аэродинамическом и прочностном эксперименте для исследований как местных деформаций поверхности, так и общих деформаций крупоногабаритных объектов.

Фотограмметрия (от трех греческих слов: photos — свет, gramma — запись, metrio — измерение. Дословно — измерение светозаписи [42]) — это научно-техническая дисциплина, занимающаяся определением геометрических характеристик объектов, таких как размеры, форма, деформация, положение в пространстве и т. д. по их фотографическим изображениям [43], [44]. Первым на эту возможность указал французский физик и астроном Франсуа Араго в своем докладе об изобретении фотографии на заседании Французской академии наук 7 января 1839 года. Впервые продемонстрироовал на практике эту возможность для создания топографических карт в 1850-52 гг. французский военный инженер-топограф Эмэ Лосседа при составлении плана замка Венсен (Шато-де-Венсен) под Парижем. Он показал, что точность нового метода в несколько раз превосходила точность существовавшего на тот момент геодезического метода. Вклад Эмэ Лосседа в развитие зарождающейся науки был столь значителен, что многие специалисты называют его отцом фотограмметрии, хотя сам термин «фотограмметрия» был введен немецким районным инспектором строительства А.Мейденбауэром в 1858 г., применявшим новый метод измерений для составления планов и чертежей архитектурных сооружений [45].

В России первую системную фотосъемку устья реки Невы с воздушного шара РТО с высот 800, 1200 и 1350 м произвел 18 мая 1886 г поручик (впоследствии генерал-лейтенант) Александр Матвеевич Кованько. А в 1897 г. под руководством «пионера аэрофототопографии и инженерной фотограмметрии в России» фотографа Ричарда Юльевича Тиле была выполнена фототопографическая съемка для проектирования линии, связывающей железные дороги Забайкалья и Маньчжурии.

Видеограмметрия стала очередным этапом развития фотограмметрии на основе современных средств цифровой регистрации и численной обработки изображений [46]. Метод видеограмметрии по своей сущности и

математическому обеспечению аналогичен фотограмметрии. Вместо фотопластинки фотокамеры снабжены фоточувствительными матрицами с большим числом пикселей. Каждый элемент преобразует свет в электрический сигнал, который затем передается в компьютер со своим числовым значением. После оцифровки изображение обрабатывается мощным программным обеспечением.

Суть метода ВГМ заключается в определении трех пространственных координат точки объекта по двум цифровым координатам ее отклика на изображении. В общей постановке эта задача восстановления координат недоопределена, то есть для трех неизвестных существует только два уравнения. В зависимости от способа разрешения неопределенности задачи восстановления искомых координат точки в пространстве различают 3 направления методов ВГМ: стереограмметрия (требуются две цифровые камеры); структурированное освещение (необходима одна камера и дополнительный проектор); монограмметрия (достаточно одной только цифровой камеры).

Оптический метод стереофотограмметрии (стереограмметрии, стереосъемки) в последнее время находит все более широкое применение для бесконтактных измерений деформаций поверхности и перемещений объекта. Для его реализации необходимо две или более цифровые камеры, жестко связанные между собой и разнесенные друг от друга на заданное расстояние, соизмеримое с расстоянием до исследуемого объекта. При этом регистрируют два и более изображения объекта с разных ракурсов (точек наблюдения) и восстанавливают пространственные координаты, комбинируя значения цифровых координат этих изображений.

Метод стереометрии чаще всего находит применение в областях геодезии и картографии для аэрофотосъемки, с целью определения размеров, формы и пространственного положения объектов [47], [48]. Каждый аэрофотоснимок представляет собой центральную проекцию участка местности, образованную связкой проектирующих лучей, проходящих через центр проекции - объектив

фотокамеры [49]. В 1901 году было положено начало стереофотограмметрии с помощью изобретения стереокомпоратора Пульфриха. В 1908 г. Эдуард фон Орель на заседании австрийского общества фотограмметристов продемонстрировал автоматическое чертежное устройство - стереоавтограф (первый аналоговый прибор для наземной стереофотограмметрической съемки) И лишь в 1940 г. в России в ЦНИИГАиК был создан первый отечественный универсальный фотограмметрический прибор - многокамерный проектор мультиплекс (с 9 проекторами), использовавшийся для пространственной фототриангуляции и создания среднемасштабных топографических карт. В последующем выпускались мультиплексы с 12, 18, 21 и 24 проекторами. Мультиплексы использовались для пространственной фототриангуляции и создания топографических карт средних масштабов [50].

Еще одним оптическим способом измерения геометрических параметров и положения тела в пространстве является применение структурированного освещения исследуемого объекта пучком лучей света, известные траектории которых могут быть использованы для замыкания системы уравнений рабочей характеристики при восстановлении пространственных координат. Для реализации этого способа достаточно одной камеры, но дополнительно необходим проектор, обеспечивающий формирование специального освещения. Частными случаями структурированного освещения является секущая световая плоскость и коллимированный пучок лучей света [51].

В случае секущей световой плоскости в пространстве измерения формируется тонкая широкая световая плоскость обычно от лазерного источника. При этом след световой плоскости на объекте - двухмерный, а недостающая информация о третьей координате заключается в известных параметрах положения секущей световой плоскости. Для вариации третьей координаты секущую плоскость дискретно перемещают по поверхности объекта, регистрируя изображение при каждом положении (проводят сканирование), либо организуют набор секущих световых плоскостей, падающих на поверхность объекта в

заданных сечениях одновременно, и регистрируют одно изображение. В случае коллимированного пучка параллельных лучей света образуется теневая параллельная проекция объекта на плоскость (экран, матрица и др.).

На мировом рынке представлено не более 10 фирм, занимающимися продажей оптических координатно-измерительных фотограмметрических систем, среди которых, к сожалению, почти не встречаются отечественные (Комплексы фотограмметрические «Ракурс», ООО «Лаборатория цифрового зрения», г. Санкт-Петербург) [52]. Особый интерес представляют фотограмметрические системы, предназначенные для измерения объектов размерами от нескольких сантиметров до десятков метром [53], т. к. для измерений на небольших площадях поверхности помимо фотограмметрических методов существует множество других методов, обладающих большей чувствительностью. Среди наиболее популярных можно выделить: стереограмметрические системы «Vic-3D» компании Correlated Solutions (США) [54], «ARAMIS-3D Motion and Deformation Sensor» компании GOM mbH (Германия) [55], «AICON» компании AICON 3D Systems GmbH (Германия) [56], и система «V-STARS» компании Geodetic System Inc. (США) [57], [25], которая может работать как по принципу стереограмметрии, так и с одной камерой но при специально-созданным структурированном освещении.

Количество конкретных фотограмметрических систем, комплексов и вспомогательных приспособлений по состоянию на 2019 год, утвержденных Российским госреестром, составляет восемнадцать [58], среди которых для измерения геометрических параметров, использующих только камеры, компьютер с ПО и негромоздкие вспомогательные аксессуары такие как : измерительные маркеры, мерные или калибровочные тест-объекты - не более 5 систем. Другие фотограмметрические системы помимо этого используют дополнительное оборудование, что накладывает дополнительные условия и ограничения на их использование: V-STARS использует специальный мощный проектор PRO-SPOT, проецирующий через специальные слайды до 23000 светящихся точек [59], ATOS

(компания GOM mbH, Германия) использует проектор для проецирования интерференционных растров во время оцифровки [60], HERE использует специальную платформу, на которой находятся система высокоточного позиционирования (в ее составе специализированные платы, гироскопы и акселерометры) и внешняя спутниковая антенна [61] и т.д. Стоит отметить, что большинство систем разработано и используется в качестве определения геометрических параметров перемещения, например, при определении расстояния между объектами, например, на месте ДТП (Комплексы фотограмметрические «Ракурс», «ФОМП-К», «ФОМП-КС» и другие) [52], [62], а не для измерения полей распределенных деформаций (смещений) поверхности, где необходима большая точность.

Одной из самых многофункциональных портативных координатно-измерительных «машин» является AICON DPA, позволяющая проводить измерения от 100 до 20000 мм, обеспечивающая заявленную точность до 0,025 мм [63]. Но в условиях реального эксперимента, при которых не всегда удается обеспечить равномерную освещенностью (у некоторых систем про необходимое равномерное освещение прописано в документах по эксплуатации) или возникновении сложностей при привязке к СК во время калибровки, погрешность может быть существенно больше заявленных в характеристиках значений. Это замечание также относиться и ко всем остальным фотограмметрическим системам и комплексам. Другие аналоги этой фирмы уступают в области применения (измерение менее крупных объектов) и точности измерений. Принцип действия AICON DPA основан на преобразовании изображения одного и того же объекта, снятого цифровой камерой с нескольких точек, в трехмерный объект, представляющий собой облако точек. Для идентификации точек, координаты которых надо измерить, используются самоклеющиеся точечные маркеры [64]. Похожий принцип работы и у стереограмметрических систем V-STARS, которые больше направлены на измерения крупногабаритных объектов до 100 м с заявленной производителем точностью 10-15 мкм/м, в зависимости от

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Курулюк Ксения Александровна, 2021 год

/ Л //

// / ✓ / / / ✓ т/

/ / / / щ / / /

ш ^г / / * / / Г / /

^^ * ^ ✓ ■ / ✓

*

О 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 г, мм

Рисунок 69 Сравнение кривой прогибов, полученной расчетным путем,

с измеренной перед разрушением кессона

Да, градусы

-0.4 -------------------

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 Z, ММ

Рисунок 70 Деформация кручения измерительных сечений как целого

0 20 40 60 80 100 120 Время, с

Рисунок 71 Зависимость прогибов для каждого из сечений от времени

CKO, ivim

Сеч.1

О 1 1 1 ■ ■ 1 1 ■ ■ 1 ■ 1 ■ 1 ■ 1 ■ 1 ■ 1 1 ■ ■ 1 1 ■ 1 1 1 ■ 1 ■ 1 ■ 1 ■ ■ 1 ■ ■ ■ 1 ■ ■ .....

О 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Номер отсчета

Рисунок 72 Значения СКО для каждого из 7 сечений

Общий итог работы состоит в том, что на примере кессона крыла самолета показаны возможности применения разработанного метода видеограмметри для бесконтактных измерений распределенной нормальной деформации крупногабаритных объектов. Метод применим и к другим элементам конструкции в прочностном эксперименте. Погрешность измерений прогибов конструкции не превышала 0,8 мм. Сравнение результатов измерений с расчетом показало хорошую сходимость, что позволяет использовать данный метод для верификации расчетных моделей, определения напряжённо-деформированного состояния элементов натурных конструкций.

5 ИЗМЕРЕНИЯ МЕТОДОМ ВГМ ПОЛЕЙ ДЕФОРМАЦИЙ В АЭРОДИНАМИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ. ОБЩИЕ НОРМАЛЬНЫЕ

ДЕФОРМАЦИИ

Необходимость измерений формы и деформаций аэродинамических моделей в потоке аэродинамических труб обусловлены двумя актуальными проблемами экспериментальной аэродинамики. Первая - это упругие деформации аэродинамических моделей (даже так называемых «жестких» моделей). Вторая -моделирование явлений аэроупругости с использованием динамически- и упругоподобных моделей. В данной главе рассматриваются задачи применения и оптимизации метода видеограмметрии для измерений деформации крупномасштабных моделей в больших аэродинамических трубах для международных проектов SADE и SARISTU.

Для реализации метода ВГМ в аэродинамических трубах крайне важно не нарушать геометрию обтекания модели, поэтому необходимо непосредственное нанесение гладкого тонкого маркера на модель, предварительно рассчитав его необходимые размеры.

5.1 Измерения деформации модели крыла с адаптивным

упругим предкрылком в потоке аэродинамической трубы Т-101

Дозвуковая аэродинамическая труба Т-101 непрерывного действия, замкнутого типа, с двумя обратными каналами и открытой рабочей частью создает равномерный поток воздуха со скоростью до 52 м/с. Большие размеры рабочей части трубы дают возможность испытаний крупномасштабных аэродинамических моделей с размахом крыла до 18 м. Это накладывает определенные требования на оптические измерительные системы, в том числе на видеограмметрические системы. Эти требования связаны с большими дистанциями, большими полями наблюдения, большими длинами

коммуникационных линий для управления и передачи данных, с отсутствием или большой удаленностью оснований, которые можно считать неподвижными.

Объектом испытаний в аэродинамической трубе Т-101 стала модель крыла с адаптивным упругим предкрылком (носком), исследуемая по международному проекту SADE 7-ой Европейской рамочной программы (FP7/2007-2013, согласно соглашению о гранте n ° 213442, SADE). Модель имела размах 5 м, хорду 3 м и мидель 0,38 м. Задачей испытаний являлись измерения деформации упругого предкрылка (носка) крыла длиной по всему размаху и шириной по хорде 650 мм. По условиям испытаний необходимо было обеспечить одновременные измерения верхней и нижней поверхности носка, что осуществить с помощью только одной камеры было невозможно. Еще одной конструктивной особенностью модели являлись концевые отсекатели потока, установленные на обеих консолях крыла и препятствующие оптическому доступу к области измерений извне. Габаритная схема модели и размещения камер измерительной системы показаны на рис. 73: вид сбоку - 73а и сверху - 73б.

По условиям испытаний необходимо было обеспечить одновременные измерения верхней и нижней поверхности носка. Система координат модели была выбрана следующим образом: начало системы координат О помещено в плоскости симметрии в точку хорды крыла на переднем срезе кессона. Ось Ox направлена вдоль хорды по потоку, ось Oy - вверх, ось Oz - по размаху.

Для этих испытаний была разработана измерительная система, которая содержит два идентичных ВГМ-канала для измерений деформации верхней и нижней поверхности носка модели одновременно. Типовая структурная схема одного ВГМ-канала показана на рис. 74. В его состав входят: цифровая камера с приемным объективом, источник света, набор маркеров, нанесенных на объект исследования, система цифровой регистрации изображений на базе персонального или мобильного компьютера, линия связи, средства калибровки измерительной системы, пакет программ для пакетной обработки изображений.

VI Отсе катель К { ■ О ./ V5./ и о о о мера 0

О о о о У } Кам * г лера 1

Крыло

а

б

Рисунок 73 Габаритная схема модели и размещения камер

Рисунок 74 Принципиальная схема ВГМ-канала

Для обеспечения максимальной области охвата поверхности исследуемого предкрылка оказалось необходимым размещение цифровых камер с приемными объективами непосредственно на модели внутри одного (левого) отсекателя. Общая компоновка измерительной системы следующая. Две камеры с приемными объективами расположены в левом отсекателе сверху и снизу симметрично хорды крыла на расстояниях 1000 мм. Система сбора и накопления изображений на базе персонального компьютера расположена в весовой кабине аэродинамической трубы Т-101. Общая длина коммуникаций от камер до персонального компьютера составила около 25 м.

Толщина отсекателя составляет всего 110 мм, что потребовало применения максимально компактных цифровых камер. Из имеющихся в наличии были выбраны камеры типа «Видеоскан-285 USB». Камеры имеют ПЗС-матрицы с физическими размерами 8,7x6,9 мм и разрешением 1392x1040 пикселей. Компромиссом между габаритами объектива, максимальной зоной охвата модели и погрешностью измерений деформации стал выбор объектива типа TOKINA с фокусным расстоянием 16 мм.

Особенностью выбранных цифровых камер является то, что передача данных осуществляется через порт USB-2, для которого максимальная длина кабеля составляет 5 м. Для того, чтобы обеспечить передачу данных на необходимое расстояние, была разработана система, структурная схема которой показана на рис. 75. Её основой является контроллер на базе малогабаритного компьютера, расположенный в обтекателе левого отсекателя и работающий в режиме удаленного рабочего стола. К нему подключены две цифровые камеры с помощью USB-кабелей длиной 3 м. Контроллер обеспечивает прием изображений от камер и передачу их в систему сбора и накопления по каналу Ethernet. Фотографии элементов этой системы в аэродинамической трубе Т-101 показаны на рис. 76. Одновременность запуска камер обеспечена сигналом синхронизации, который вырабатывает контроллер по линии RTS СОМ-порта. Поскольку компьютер контроллера не имеет СОМ-порта, формирование физического

импульса обеспечивалось с помощью переходника-эмулятора ШВ-СОМ. Помимо формирования импульса синхронизации программа поддерживает ведение протокола испытаний.

Рисунок 75 Структурная схема

««ж

Рисунок 76 Размещение узлов измерительной системы

Важным элементом ВГМ-системы является система маркеров, наносимых на поверхность модели. Основное назначение маркеров - отмечать точки для

измерения положения и деформации поверхности. Другое назначение системы маркеров состоит в совмещении систем координат двух камер с системой координат модели. Кроме того, в условиях, когда камеры не являются неподвижными из-за общей деформации модели и отсекателей, система маркеров должна выполнять дополнительную роль - компенсацию влияния смещений камер.

Поэтому на поверхность маркеров были нанесены три взаимосвязанные системы маркеров: две измерительные на верхней и нижней поверхности и опорная системы маркеров.

Измерительные системы маркеров на верхней и нижней поверхности содержали по 140 маркеров размещенных в 10 сечениях с координатой z = 1300, 1050, 950, 475, 0, -475, -950, -1050, -1600, и -2480 мм по 14 маркеров в каждом сечении. Первый маркер был размещен на кессоне крыла в точке с координатой х = 25 мм, а последующие - с интервалом 50 мм по дуге профиля к носку. Координата z каждого маркера была измерена после нанесения с максимально возможной точностью;

Опорная система маркеров, включала две линии маркеров, уже имеющихся на кессоне крыла в точках с координатой х = 25 мм, и группу дополнительных маркеров, нанесенных на видимую камерами поверхность противоположного (правого) отсекателя. Координаты опорных маркеров считаются неизменными на основании более высокой сравнительно с упругим предкрылком жесткости кессона крыла и конструкции отсекателей.

Маркеры были заранее напечатаны с помощью лазерного принтера белыми на черном фоне на самоклеющейся бумаге. При подготовке модели они вырезались и наклеивались индивидуально в заданных точках поверхности (рис. 77). Маркеры имели эллиптическую форму. Их размеры и ориентация рассчитывались так, чтобы на изображениях они имели круглую форму диаметром около 5 пикселей. На рис. 78 приведены примеры рабочих изображений с двух камер системы с хорошо видимыми маркерами.

Рисунок 77 Расположение маркеров на носке и отсекателе

а) поле зрения камеры 0 б) поле зрения камеры 1

Рисунок 78 Рабочие изображения с камер

Калибровка измерительной системы включает два этапа. При первичной калибровке в лабораторных условиях с помощью специальных контрольных приспособлений определялись параметры внутреннего ориентирования и коэффициент дисторсии каждой камеры. Значения среднеквадратических отклонений (СКО), полученные на этом этапе, служат оценкой инструментальной погрешности измерений. В данной работе они не превысили 0,1 мм по каждой координате для каждого канала.

Второй этап калибровки производился на измерительной системе, смонтированной на объекте, настроенной и полностью подготовленной к испытаниям. Обычно эта операция производится с помощью специального

мобильного контрольного приспособления. Однако в условиях большой аэродинамической трубы при расположении модели и измерительной системы на высоте более 13 м выполнить такую процедуру с достаточной точностью не представляется возможным. Поэтому второй этап калибровки осуществлялся методом автокалибровки с помощью базовой системы маркеров на модели. Такой метод вторичной калибровки менее точный, но позволяет применить алгоритмы динамической привязки системы координат модели многократно в ходе испытаний, что дает возможность исключить влияние смещений камер вследствие общей деформации модели.

Результатом двух этапов калибровки являются искомые 10 параметров рабочей характеристики для каждого измерительного канала, необходимые для последующей обработки результатов измерений.

Регистрация изображений осуществлялась с помощью программного обеспечения, поставляемого с камерами «Видеоскан». Это ПО обеспечивает работу только одной камеры, поэтому на рабочем столе малогабаритного компьютера-контроллера открывались одновременно две программы, связанные с соответствующими камерами и настроенные на запись серии изображений в режиме внешней синхронизации.

Измерения деформации носка модели крыла были проведены в трех пусках: 1009, 1012 и 1017. В пусках 1009 и 1012 предкрылок (носок) находился в отклоненном положении (режим взлета и посадки), а в пуске 1017 - в неотклоненном положении (крейсерский режим). В каждом пуске проведились измерения координат х,у маркеров в 10 сечениях на восьми углах атаки -10, -5, 0, 5, 10, 15, 19 и 22 градуса. Сначала были проведены измерения на всех углах атаки без потока в трубе, а затем на тех же углах при скоростях потока 30, 40 и 50 м/с.

Обработка изображений выполнялась после пусков с помощью набора стандартных и специализированных программ. При обработке результатов выполнялись:

-измерения координат и^ проекций маркеров на исходном «недеформированном» изображении;

-измерения координат проекций маркеров на последовательности изображений деформированного объекта, которые осуществлялись в пакетном режиме по заданному шаблону маркеров с помощью специализированной программы;

-вычисление координат х,у маркеров в пространстве по формулам рабочей характеристики;

-нахождение параметров деформации путем сопоставления координат маркеров на поверхности объекта в исходном, «недеформированном» и текущих состояниях.

Измерения были выполнены в трех пусках аэродинамической трубы: в двух из них носок находился в отклоненном положении (режим взлета и посадки), а в третьем - в неотклоненном положении (крейсерский режим). В каждом пуске проводились измерения деформации на углах атаки -10, -5, 0, 5, 10, 15, 19 и 22 градуса. Результаты измерений формы профиля носка в отклоненном и неотклоненном состояниях без потока приведены на рисунке 79.

250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0 -50.0 -100.0 -150.0 -200.0 -250.0

-700.0 -600.0 -500.0 -400.0 -300.0 -200.0 -100.0 0.0 100.0

Рисунок 79 Результаты измерений координат маркеров в состоянии без

потока

Одним из наглядных результатов измерений распределенной деформации поверхности носовой части крыла методом ВГМ стало выявление волнообразной деформации обшивки (рис. 80). Измеренная деформация носка, определенная как распределение отклонения Ду соответствующих точек в состоянии с потоком от «недеформированного» состояния без потока на каждом угле атаки, может быть разделена на общую деформацию конструкции LE как консоли и местную волнообразную деформацию обшивки.

На рисунке 80 показаны графики вертикальных смещений точек верхней поверхности носовой части крыла в четырех сечениях для режима обтекания 50 м/с при угле тангажа 22°. Гладкой сплошной линией изображена кривая общей деформации, найденная путем аппроксимации приведенных данных полиномом второй степени. Сравнение графика с конструктивной схемой механизма регулирования показывает, что узлы местных отклонений от этой кривой, определенных как волнообразная деформация обшивки, хорошо коррелируют с жесткими элементами конструкции. Похожая картина наблюдалась на большинстве режимов обтекания.

Рисунок 80 Волнообразная деформация обшивки

На рисунке 81 приведен пример трехмерной визуализации полей отклонений Ау верхней и нижней поверхностей в наиболее деформированном состоянии в режиме испытаний с неотклоненным носком при угле атаки 22° и скорости набегающего потока 50 м/с. Максимальное отклонение по оси Оу наблюдалось вблизи передней кромки средней секции носка и доходило до 2,5-3 мм на верхней поверхности и до 5 мм на нижней. Замечено было также образование уступов на стыках смежных секций носовой части крыла, достигающих максимальных значений на нижней поверхности 1 мм на правом стыке и 1,5 мм на левом.

б)

Рисунок 81 Трехмерное представление полей деформации верхней (а)

и нижней (б) поверхностей

В заключение можно отметить, что разработанный видеограмметрический метод и двухканальная измерительная система пригодны для измерений деформации крупномасштабных моделей в больших аэродинамических трубах. В системе опробована схема с размещением цифровых камер на модели. Разработаны алгоритмы динамической привязки системы координат модели, что дает возможность исключить влияние смещений камер вследствие общей

деформации модели. Разработана схема передачи цифровых изображений на большое расстояние по линии Ethernet с помощью промежуточного малогабаритного компьютера контроллера, установленного также на модели. Разработаны дополнительные программы для управления измерительной системой и обработки полученных изображений. Проведены испытания разработанной системы при исследованиях крупномасштабной модели в аэродинамической трубе Т-101 ЦАГИ. Получены практически важные результаты по исследованиям деформации адаптивного предкрылка модели крыла в рамках международного проекта SADE Показано, что максимальная деформация наблюдается для модели с неотклоненным упругим носком при угле атаки 22° и скорости набегающего потока воздуха 50 м/с. Максимальное значение вертикального отклонения точек верхней поверхности вблизи передней кромки достигает 5 мм.

5.2 Измерения деформации полномасштабного демонстратора крыла

с упругими органами управления в потоке аэродинамической трубы Т-

104

В соответствии с грантом №509 по проекту SARISTU 7-ой рамочной программы ЕС (FP7/2007-2013, согласно соглашению о гранте n ° 284562, SARISTU) [89] были проведены испытания полномасштабного демонстратора крыла в потоке аэродинамической трубы Т-104 ЦАГИ.

Видеограмметрическая система была разработаная для данной задачи включала четыре оптических канала. Каналы 1 и 2 были предназначены для измерения смещений точек верхней и нижней поверхностей крыла по схеме с одной камерой (рисунок 82).

Рисунок 82 Схема расположения цифровых камер на неподвижной нижней базе испытательного стенда

Каждый канал включал в себя:

- цифровую камеру с объективом. Во всех каналах применены монохромные цифровые камеры типа DMK 23G274 с разрешением матрицы 1600х1200 пикселей и размером пикселя 4,4 мк;

- приемные объективы типа KOWA. В каналах 1 и 2 применялись объективы с фокусным расстоянием 12 мм. В качестве осветительной системы использовалась штатная осветительная система трубы.

Система сбора регистраций цифровых изображений была организована на основе персонального компьютера. Передача изображений от всех четырех камер в персональный компьютер осуществлялась по Ethernet-каналам с помощью коммутатора D-link DGS-1008P. Коммутатор был расположен на неподвижной базе испытательного стенда и соединен с камерами кабелями длиной 5 м. С персональным компьютером коммутатор был соединен Ethernet кабелем FTP длиной 25 м.

Для обеспечения одновременности регистрации изображений все четыре камеры были охвачены внутренней системой синхронизации, включающей

программу формирования командного импульса. Импульс синхронизации формировался с помощью дополнительной специализированной управляющей программы.

Программный пакет для обработки изображений включал специализированные программы:

- для измерений координат и^ маркеров на изображениях,

- для вычислений координат х,у^ маркеров в пространстве,

- для графической визуализации полей деформации.

Измерения деформации верхней и нижней поверхностей крыла проведены в единой системе координат, начало О которой выбрано на строительной хорде в корневом сечении крыла в плоскости переднего среза кессона. Ориентация координатных осей показана на рисунке 83. В соответствии с правой ориентацией декартовой системы координат значения координаты z по размаху левого крыла имеют отрицательные значения. Желтым выделена область базовых маркеров, считающаяся недеформируемой.

О г

Рисунок 83 Система координат крыла и сечения с

маркерами

На нижней и верхней поверхностях крыла демонстратора были нанесены сетки белых маркеров на черном фоне, хорошо видимых на рабочих изображениях. Примеры рабочих изображений с камер 1 и 2 показаны на рисунках 84 и 85 соответственно. Так как камеры расположены на нижней раме стенда, то вид корневой части крыла ограничен снизу отсекателем потока.

Поэтому измерения были проведены в области по оси Oz между 860 и 2660 мм от корневого сечения крыла. В этой зоне были расположены 10 сечений, перпендикулярных переднему срезу кессона крыла, с интервалом 200 мм по размаху. Сетка маркеров условно разделена на три области: предкрылок (EADN), закрылок (ATE) и кессон (WB). В каждом сечении на предкрылке размещены по 10 маркеров приблизительно на равных расстояниях, на кессоне по 10 и на закрылке по 9 маркеров с переменными интервалами. Маркеры 10 сечения в области передней кромки расположены на неподвижном обтекателе.

Маркеры были распечатаны с помощью лазерного принтера на самоклеящейся бумаге и наклеивались на поверхность в заданных точках. На деформируемой части закрылка в заданных сечениях черной краской из пульверизатора были нанесены полоски шириной около 50 мм и затем на них белой краской вручную нарисованы маркеры рассчитанной формы.

Разметка сеток маркеров проводилась вручную. Всего на каждой поверхности рассчитано было разместить по 290 маркеров (сетка 29х10). Реальная сетка маркеров немного отличается от расчетной тем, что на кессоне и закрылке в некоторых сечениях число маркеров оказалось меньше. Поэтому удобства последующей обработки и визуализации некоторые маркеры были сдвоены так, чтобы их число в сечении оставалось равным 29. В ходе испытаний отдельные маркеры на изображениях выходили из поля зрения. Значениям деформации в таких точках при обработке также присваивались нулевые значения.

Поскольку расстояния между маркерами вдоль сечения измерялись по дуге профиля, впоследствии производился пересчет координат в декартову систему с использованием профиля крыла, снятого с чертежа. На рисунке 86 показан профиль корневого сечения, трансформированный с учетом поворота системы координат и точки маркеров во всех сечениях в координатной плоскости Oxy. На верхней и нижней поверхностях крыла координата z считалась неизменной. Определялись смещения Ах и Ay всех точек.

Рисунок 84 Сетки маркеров на верхней поверхности

крыла

Рисунок 85 Сетки маркеров на нижней поверхности

крыла

-120 -1--------

-1400 -1200 -1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400

Рисунок 86 Схема размещения маркеров на профиле в сечениях

Погрешность бесконтактных измерений включает в себя инструментальную погрешность ВГМ-системы и технологические погрешности, связанные с условиями испытаний в аэродинамической трубе.

В данных испытаниях были выявлены следующие факторы, влияющие на погрешность измерений:

-несмотря на жесткие основания узлов крепления камер, при измерениях они не оставались неподвижными, дрожали. Полностью устранить этот эффект с помощью растяжек в ходе эксперимента не удалось. Поэтому на некоторых режимах изображения маркеров оказались размытыми, что привело к увеличению погрешности измерений;

-штатная осветительная система трубы создавала блики на поверхности крыла и винглета;

-в ходе испытаний отдельные маркеры нарушались, повреждались или вовсе отклеивались, что приводило к появлению дополнительных выбросов в результатах измерений.

На рисунке 87 показаны фрагменты хороших рабочих изображений (а), а на рисунке 88 - размытых из-за вибраций (а) и с присутствием бликов света (б). В верхнем правом углу левого изображения на рисунке 88 (б) можно видеть отклеившийся маркер.

Рисунок 87 Фрагмент изображений без помех

а

б

Рисунок 88 Фрагменты изображений с присутствием помех:

вибраций (а) и бликов (б)

В процессе испытаний как исследуемый объект как целое, так и цифровая камера могли совершать неконтролируемые перемещения. Для исключения этих взаимных смещений на поверхности объекта были выбраны области, которые можно было считать недеформируемыми. На них выделены группы базовых

маркеров. При измерениях деформации крыла базовыми маркерами служили все маркеры на кессоне (около 100) с каждой стороны.

По базовым маркерам процедурой автокалибровки для каждого рабочего изображения определялись текущие значения параметров внешнего ориентирования рабочей характеристики, которые затем применялись для вычисления координат всех остальных маркеров. Среднеквадратические отклонения при такой притяжке базовых маркеров являются хорошим индикатором общей погрешности измерений.

Обработка изображений для каждого пуска выполнялась в пакетном режиме с помощью специализированных программ. На рисунке 89 показано сопоставление деформированного и недеформированного состояний обеих поверхностей в сечении z = -1260 мм при отклонениях предкрылка. Примеры графической визуализации результатов измерений деформации приведены в таблшда 10, 11. Значения координаты по оси Ox на графиках соответствуют координатам первого (нижнего) сечения.

Comparison of deform and nondeform states: run0003, u1p0361.def+l2w0362.def, z = -1260 mm

Рисунок 89 Сопоставление деформированного и недеформированного состояний поверхностей при отклонениях

предкрылка

Таблица № 10 - Примеры графической визуализации результатов измерений деформации крыла при отклонении закрылка

Деформация закрылка (TE)

Верхняя поверхность (камера 1)

Нижняя поверхность (камера 2)

Ах

Ду

Ах

Таблица № 11 - Примеры графической визуализации результатов измерений деформации крыла при отклонении предкрылка

Деформация предкрылка (LE)

Верхняя поверхность (камера 1)

Нижняя поверхность (камера 2)

Ах

Ду

6 ИЗМЕРЕНИЯ МЕТОДОМ ВГМ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ В

ПРОСТРАНСТВЕ

6.1 Измерения методом ВГМ положения вертолетного прибора в аэродинамическом эксперименте

Испытания несущих винтов вертолета проводятся с помощью вертолетного прибора (ВП) в аэродинамических трубах. ВП представляет собой винт для испытания лопастей вертолета, покрытый металлическим кожухом, имитирующим форму кабины. ВП устанавливается на опорные стойки весов. Углы атаки и скольжения задаются регулированием положения стоек. Однако опорные узлы самого вертолетного прибора включают в себя деформируемые элементы, деформация которых зависит от аэродинамических переменных нагрузок и вектора тяги винта, действующих на вертолетный прибор. Поэтому реальное положение прибора в потоке может сильно изменяться может оставаться неконтролируемым.

Целью эксперимента являлось применение оптического метода видеограмметрии для бесконтактного измерения шести компонентов (трех линейных и трех угловых) реального положения ВП в потоке аэродинамической трубы (АДТ). В этом случае, полагая, что исследуемый объект перемещается в пространстве как целое, с помощью процедуры автокалибровки (6), можно определить изменение его положения относительно начального.

Структурная схема измерительной системы показана на рисунке 90а. В ее состав входили: цифровая камера 1 типа "Видеоскан-285" с монохромной матрицей размером 1392x1040 пикселей (физический размер - 6,8x8,8 мм), приемный объектив 2 типа "Гелиос-44" (Р = 58 мм), светодиодный осветитель 3 мощностью 4 ВА, установленный рядом с приемным объективом максимально близко к его оптической оси. Камера с осветителем была жестко закреплена приблизительно на уровне вертолетного прибора на расстоянии около 20 м от

него (рисунок 90б). Система управления камерой и сбора изображений 4 была расположена в кабине управления 5.

На центральной части вертолетного прибора 6, установленного на опорные стойки весов 7 посредством демпферов 8 ближе к камере была размещена группа ретроотражательных маркеров 9 диаметром 6 мм принятых как базовые. Эта группа маркеров была расположена преимущественно вдоль вертикальной оси. Еще две группы таких же маркеров 10 были нанесены в две стороны от оси центральной части на дополнительную горизонтальную консоль, жестко установленную на вертолетном приборе параллельно его горизонтальной оси на расстоянии около 300 мм дальше от камеры. Начало системы координат О находится на вертикальной оси центральной части ВП на уровне горизонтальной площадки, ось Ох направлена вперед, Оу - вертикально вверх. Расстояние от камеры до вертолетного прибора составляло около 15 м Примеры рабочих изображений приведены на рисунке 91.

Калибровка мобильной видеограмметрической системы проводилась в два этапа. На первом этапе с помощью тест-объекта определялись параметры внутреннего ориентирования рабочей характеристики. Второй этап выполнялся по схеме автокалибровки по маркерам на исследуемом объекте. При автокалибровке ВП устанавливался в исходное нулевое угловое положение с помощью инструментальных средств. Оценки показали, что такая калибровка обеспечила погрешность измерения линейных перемещений около 0,3 мм и углов - около 0,02 градуса.

Рисунок 90 Структурная схема измерительной системы (а) и камера со светодиодным осветителем (б)

а) а = 0° б) а = -5°

Рисунок 91 Рабочие изображения ВП с маркерами

Бесконтактные измерения параметров положения ВП были проведены в большом числе пусков в аэродинамических трубах. Цифровая обработка изображений была нацелена на определение абсолютных значений положения вертолетного прибора в пространстве в системе координат трубы.

На рисунке 92 для примера приведен график результатов измерений линейных и угловых параметров положения вертолетного прибора в эксперименте, включающем более 100 пусков аэродинамической трубы.

Вертолетный прибор устанавливался под углами тангажа 0, -5, +5, -10, +10, +12 и -15°. Углы в и у в исходном состоянии равнялись 0° для всех пусков.

В каждом пуске производился отсчет без внешнего потока и без вращения винта, затем с вращением, но без тяги, далее серия отсчетов по программе с потоком на заданных режимах, и в конце снова без потока и с вращением без тяги и последний отсчет - без потока и без вращения. На рисунке 93 приведены графики линейных и угловых смещений для пуска с установочными углами а,в,у = 0°.

Анализ результатов показывает, что при минимальной тяге винта расхождения носят систематический характер и в целом находятся в пределах ±0,2 градуса для всех трех углов. Это объясняется неточностью установки углов вертолетного прибора. С ростом тяги несущего винта возрастает нагрузка на демпферы, и увеличиваются расхождения в значениях углов. Расхождения угла а находятся в пределах ±2 градуса, угла в - ±1 градуса, а угла у от 0 до -2 градусов.

400 --- — — — --- --- --- --- --- --- — --- — — —= dX0,mn

--- --- --- — -— dY0,mn ú

з: — — — 1 ! 1 i i 41 Ie; — --- --- 1» i---

200 V — — r — 1 Я m 1 — — — — — F:

\ i

100 ^ г ■ "1 tz w I Г =E= m ii t -= 1 !=:

: 3 :zi ■ -

0 * А Él j IMJ № № ■■a <■1 ■■i ti мл i— i jB Jfil ■■ i ■Vi ч i ттт B5i IH Tr E:

-100 л --- --- * L—1 — — — \ - --- --- --- :n E:

- Л ;¡! B 4 1 » 31 m Ii ¡

-200 --- --- — --- --- — --- --- --- --- — --- ---

и: ¡=: — --- — 1иг — --- --- --- — --- --- --- — —

— — --- — я — --- --- --- — --- --- --- — —

-300 0 2 00 ¡¡¡i 400 IIII 600 800 IIII 1000 ..... 1200 IIII 1400 Ном 160 iep отсчета Ю 1800

а) линейные параметры

б) угловые параметры Рисунок 92 Результаты измерений параметров положения вертолетного прибора в целом эксперименте

±ь

Г 1 Г! 1X0, тт

10 5 0 -5 10 15 -20 -25 1

■ с И0,тт

—*— с

V

1 за 58

\

\ 1

Л \

\ V

1 к)

•V,

//

Ч

——

Р о Я; 1:

Ю 122 124 126 128 130 132 134 136

а) линейные параметры

0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 -1.2 -1.4 12 <-

с а I— 11 а^а,

с X — ж V \

с > \ \

4 с

—1 1

1

\ 1

V ч

*

м г»

0 12 2 12 4 12 6 12 8 13 0 13 2 13 4 м 13 6 к 4 г* 13 8

б) угловые параметры

Рисунок 93 Результаты измерений линейных (а) и угловых (б)

параметров ВП при а = 0°

Заключение

В представленной работе решена важная задача бесконтактных измерений распределенных геометрических параметров перемещений и деформаций в условиях аэродинамического и прочностного эксперимента, способствующих повышению качества конструкции ЛА на этапах предпроектных исследований, проектирования, доводки и испытания элементов. При этом:

1. Установлено, что наиболее полно задачам и условиям аэродинамического и прочностного эксперимента отвечает бесконтактный оптический метод видеограмметрии с импользованием одной цифровой камеры (метод монограмметрии).

2. При совершенствовании метода монограмметрии сформулированы рекомендации по:

- адаптации оптической схемы к характеристикам объекта и задаче

исследований;

- построению сетки измерительных маркеров и расчету их формы и размеров;

- калибровке измерительной системы ВГМ и привязке измерительной

системы координат к объекту исследований.

3. Разработана методика автокалибровки мобильной измерительной системы ВГМ по группе базовых маркеров на участках поверхности, которые можно принять за не подверженные деформации. Такая калибровка позволяет выделить искомые геометрические параметры на фоне превосходящих неконтролируемых смещений объекта исследований как целого;

4. Лабораторными исследованиями показано, что предел разрешения

метода, приведенный к характерному размеру поля измерения, составляет

2 2 величину от 2*10" мм/м на малом расстоянии до 5*10" мм/м на расстоянии до

23 м.

5. Созданы действующие образцы мобильных ВГМ-систем для измерения полей местных участков поверхности и общих деформаций моделей и натурных элементов конструкции ЛА.

6. С помощью усовершенствованного метода видеограмметрии и разработанных измерительных систем успешно выполнены работы по проектам SADE и SARISTU седьмой европейской рамочной программы, по ряду зарубежных контрактов и проведены исследования по программам разработки отечественных самолетов.

Список литературы

1. Форсайт развития авиационной науки и технологий до 2030 года и на дальнейшую перспективу. Москва: 2012.

2. European Aeronautics: A Vision for 2020. Report of the group of personalities. European Commission. Luxembourg: 2001.

3. Шаранюк А.В., Яремчук Ю.Ф. Проектирование конструкции крыла из условия максимизации эффективности элеронов // Ученые записки ЦАГИ. 1984. Vol. 15. No. 2.

4. Надеждин К.Д., Шарнин Л.М., Кирпичников А.П. Визуальные методы определения деформаций и напряжений на поверхности испытуемых конструкций // Вестник технологического университета. 2016. Vol. 19. No. 12. pp. 143-146.

5. Дубинский С.В., Жаренов И.А., Павлов М.В., Ордынцев В.М. Методика определения закономерностей, характеризующих энергии случайных ударных воздействия на конструкцию самолета // Ученые записки ЦАГИ. 2016. Vol. XLVII. No. 8. pp. 88-97.

6. Бирюк В.И., Ишмуратов Ф.З., Перченков Е.С., Чедрик В.В., Чернавских В.Н. Материалы XXIV Научно-Технической Конференции по Аэродинамике // Выбор оптимального удлинения композициотного крыла перспективного ближне-среднего пассажирского самолета. 2013. P. 55.

7. Кулеш В.П., Фонов С.Д. Измерение параметров движения и деформации модели самолета в аэродинамической трубе методом видеограмметрии // Ученые записки ЦАГИ. 1998. Vol. XXIX. No. 1-2. pp. 165-176.

8. Кулеш В.П. Бесконтактные измерения геометрических параметров формы, движения и деформации объектов в экспериментальной аэродинамике // Датчики и системы. 2004. No. 3. pp. 22-27.

9. Kompenhans J., Raffel M., et. al. Particle Image Velocimetry in Aerodynamics:

Technology and Applications in Wind Tunnels // Journal of Visualisation. 2000. Vol. 2. No. 3/4. pp. 229-244.

10. Алесюк А.И., Шкадова В.П., Шкадов В.Я. Материалы XXIV Научно-Технической Конференции по Аэродинамике // Влияние формы обтекаемого тела, наличия экрана и внешних воздействий на процессы развития вихревого следа. 2013. P. 28.

11. // Центральный Аэрогидродинамический Институт им. Н.Е. Жуковского. URL: http://www.tsagi.ru/experimental_base/

12. Шаныгин А.Н. Особенности проектирования про-композитных конструкций ЛА // Труды ЦАГИ. 2011. No. 2698. pp. 63-69.

13. Гришин В.И., Дзюба А.С., Дударьков Ю.И. Прочность и устойчивость элементов и соединений авиационных конструкций из композитов. Москва: Издательство физико-математической литературы, 2013.

14. Дэлли Д., Райли У. Тензодатчики // In: Экспериментальная механика. Москва: Мир, 1990. pp. 78-80.

15. Баранов А.Н. Статические и теплопрочностные испытания летательных аппаратов. Издательский отдел ЦАГИ, 2009.

16. Мохов В.Ф. Методики подготовки и проведения статических испытанийнатурных авиационных конструкций // Труды ЦАГИ. 1995. No. 2615.

17. Курулюк Д.В. Программное обеспечение для автоматизации проведения прочностных испытаний // Автоматизация в промышленности. 2017. No. 4. pp. 51-53.

18. Мохов В.Ф. Методики подготовки и проведения статических испытаний натурных авиационных конструкций // Труды ЦАГИ. 1995. No. 2615.

19. Серьезнов А.Н. Измерения при испытаниях авиационных конструкций на прочность. Машиностроение, 1976.

20. Марченко И.О., Гужов В.И., Хайдуков Д.С., Серебрякова Е.Е., Давыдов А.М., Поздняков Г.А. Бесконтактное измерение рельефа поверхности на основе методов структурированного освещения // Сборник трудов XV Международной научно-практической конференции «Инновационные, информационные и коммуникационные технологии». 2018. pp. 381-386.

21. Кузнецов Р.А. Разработка системы неразрушающего контроля на основе методов цифровой голографической интерферометрии. Новосибирск. 2013. Диссертация.

22. Haines K., Hildebrand B.P. Contour generation by wavefront reconstruction // Physics Letters. 1965. Vol. 19. No. 1. pp. 10-11.

23. Zelenka J.S., Varner J.R. Multiple-index holography contouring // Applied Optics. 1969. Vol. 8. pp. 1031-1034.

24. Holographic contouring by translation // Applied Optics. 1976. Vol. 15. pp. 10181022.

25. Байбородова Е.А. Магистерская диссертация "Адаптация измерительного оборудования для испытаний конструкций космического аппарата в термовакуумных условиях". Красноярск. 2017. 24-27 pp. http://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/34101.

26. Курлаев А.Р., Сидорин Ю.В. Устройство для измерения деформаций, 2117241, 1997.

27. Атнашев А.Б., Моисеев Ю.А. Способ определения деформаций протяженного объекта, 2032144, 1995.

28. Спекл-интерферометрия // Сайт Академик. URL: https://biograf.academic.ru/ dic.nsf/ruwiki/413227

29. Vladimirov АР. Dynamic speckle interferometry of microscopic and macroscopic processes in deformable media//DREAM open-access journal. 2015. No. 6. pp.2757.

30. Yamaguchi I. Speckle displacement and decorrelation in the diffraction and image fields for small object deformation // Optica Acta: International Journal of Optics. 1981. Vol. 27. No. 10. pp. 1359-1376.

31. Владимиров А.П. Динамическая спекл-интерферометрия деформируемых объектов. Екатеринбург. 2002. Диссертация.

32. Vladimirov A.P., Popov D.O. Rigid Rotations of a plate and the related speckle displacements // Technical Physics Letters. 2003. Vol. 29. No. 10. pp. 855-857.

33. Попов Д.О., Владимиров А.П. Методика определения деформаций по смещениям // Ресурс и диагностика материалов и конструкций: тезисы докладов IV Российской. Екатеринбург. 2009. P. 51.

34. Владимиров А.П. Динамическая спекл-интерферометрия деформируемых тел. Екатеринбург: Рос. акад. наук, Урал. отд-ние, 2004.

35. Gorkunov E.S., Goruleva L.S., Vladimirov A.P., Zadvorkin S.M., Shadrin M.V. A speckle-interferometric setup for determining the velocity of ultrasonic rayleigh waves on // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2011. Vol. 47. No. 3. pp. 153-157.

36. Baharev A.A., Malygin A.S., Mikhailova Y.A., Novoselova I.A., Yakin D.I., Druzhinin A.V., Vladimirov A.P. Proceedings of SPIE // Dynamic speckle-interferometer for intracellular processes analyses at high optical magnification. 2015. Vol. 9529. pp. 1-9.

37. С. И. Елеонский, И. Н. Одинцев, В. С. Писарев, А. В. Чернов. Исследование процесса распространения трещины по данным измерений локального деформационного отклика. Поле действующих напряжений // Ученые записки ЦАГИ. 2015. No. 7. pp. 55-80.

38. С.И. Елеонский, В.С. Писарев. Исследование распространения трещины в поле остаточных напряжений // Труды 58-й научной конференции МФТИ. 2015.

39. Ширография // Сайт Академик. URL: https://biograf.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/

1622579

40. Густафссон Д. Оптические системы для измерения напряжений, деформаций, вибрации: Q-800 - система для неразрушающего контроля композитных изделий большой площади // сайт компании Octava+. 2012. URL: http:// www.octava.ru/files/q-800-nerazrushayuschiy-kontr-izd-bolshoy-plosch-s-isp-shirograf.pdf

41. Оптические системы для измерения напряжений, деформаций, вибрации: Q-810 - портативная система для неразрушающего контроля в полевых условиях // Сайт компании Octava+. 2012. URL: http://www.octava.ru/files/q-810rus-5.pdf

42. Бруевич П.Н. Фотограмметрия. Москва: Недра, 1990.

43. Куштин В.И. История развития фотограмметрии // Сайт Студопедия. URL: http://studopedia.ru/3_204353_istoriya-razvitiya-fotogrammetrii.html

44. Назаров А.С. Фотограмметрия. Минск: ТетраСистемс, 2006.

45. Краснопевцев Б.В. Основные события в истории фотограмметрии в 19 и 20 веках // http://bvkras.narod.ru/HistoryFGM/HistoryFGM1.htm.

46. Климанова Е.Ю., Субханкулова А.Р., Зеленко Б.В., Леонтьева О.Ю. Оценка производительности вычислительных систем // Вестник технологического университета. 2015. Vol. 18. No. 24. pp. 102-105.

47. Коншин М.Д. Аэрофотограмметрия. Москва: Недра, 1967.

48. Лобанов А.Н. Аэрофототопография. Москва: Недра, 1984. 552 pp.

49. Мак П.А. Стереофотограмметрическая обработка материалов аэрофотосъемок // Самиздат, 2015.

50. Аэрофототопографические и фотограмметрические приборы и системы измерений // История геодезии. 2015. URL: https://istgeodez.com/ aerofototopograficheskie-i-fotogramm/

51. V.P.Koulech, S.D.Fonov, V.A.Yakovlev. Application of optical and interference methods in experimental aerodynamics // AGARD- conference proceedings. 1998.

pp. 17.1-17.12.

52. Комплексы фотограмметрические Ракурс // Сайт Федеральной государственной информационной системы Росстандарта. 2018. URL: https:// fgis.gost.ru/fundmetrology/registry/4/items/366129

53. Попов Е.В., Ротков В.И., Самойлов А.А. Контроль качества крупногабаритных изделий с помощью бесконтактных измерений // Труды международной конференции «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM - 2010). Москва. 2010. pp. 217-219.

54. Системы анализа деформированного состояния Vic3D: Проспект фирмы Новатест // Новатест. URL: http://www.novatest.ru

55. Системы анализа деформированного состояния ARAMIS-3D Motion and Deformation Sensor // Gom. URL: https://www.gom.com/metrology-systems/ aramis.html

56. Системы оптических 3D-измерений // Cybercom. URL: https://cybercom.ru/ catalog/3d-measurement-systems/

57. Фотограмметрические измерительные системы V-STARS. Проспект фирмы URL: http: //tesis.com.ru/infocenter/downloads/vstars/v_stars .pdf

58. Фотограммерические СИ // Сайт Федеральной государственной информационной системы Росстандарта. 2019. URL: https://fgis.gost.ru/ fundmetrology/registry/4/items/

59. Системы фотограмметрические V-STARS // Сайт Федеральной государственной информационной системы Росстандарта. 2014. URL: https:// fgis.gost.ru/fundmetrology/registry/4/items/369268

60. Установки оптические координатно-измерительные фотограмметрические ATOS // Сайт Федеральной государственной информационной системы Росстандарта. 2008. URL: https://fgis.gost.ru/fundmetrology/registry/4/items/

331879

61. Комплексы измерительные дорожные фотограмметрические HERE // Сайт Федеральной государственной информационной системы Росстандарта. 2016. URL: https://fgis.gost.ru/fundmetrology/registry/4/items/377920

62. Комплексы фотограмметрические однокамерные универсальные ФОМП-К // Справочник средств измерений АП-Pribors. 1999. URL: https://all-pribors.ru/ opisanie/18987-99-fomp-k-13850

63. AICON DPA // Cybercom. 2019. URL: https://cybercom.ru/catalog/3d-measurement-systems/357/

64. Системы оптические координатно-измерительные фотограмметрические AICON // Справочник средств измерений АП-Pribors. 2019. URL: https://all-pribors.ru/opisanie/59464-14-aicon-63656

65. В.С. Михайлов, М.Н. Зеленин, Н.С. Попова, Р.П. Животовский, П.Д. Метелкин, А.А. Удалов. Необходимость и целесообразность совершенствования методов и средств выполнения проверочных работ // Лекции. URL: https://lektsii.org/11-71059.html

66. Johnson, G. W., Walker, H. Use And Implementation Of Digital Close-Range Photogrammetry to Enhance // FAIM 97. Middlesbrough, England. 1997.

67. И.А. С. Исследование опыта применения оборудования на основе цифровых технологий для выполнения проверочных работ при строительстве корпуса судна // ПРОГРЕСИВН1 ТЕХНОЛОГИ I СИСТЕМИ МАШИНОБУДУВАННЯ. 2007. No. 1. pp. 227-232.

68. Меньков А.О. Измерение деформации конструкций методом фотограмметрии 2011. URL: https://habr.com/ru/post/123935/

69. Abdallah M.Khalil. Two-dimensional displacement measurement using static close range photogrammetry and a single fixed camera // Alexandria Engineering Journal. September 2011. Vol. 50. No. 3. pp. 219-227.

70. Albert J., Maas H.G., Schade A., Schwarz W. Pilot studies on photogrammetric bridge deformation measurement // Сайт технического университета Дрездена. 2002. URL: https://tu-dresden.de/bu/umwelt/geo/ipf/photogrammetrie/ressourcen/ dateien/forschung/publikationen/pubdocs/2002/ 2002_Albert_Maas_Schade_Schwarz_IAG2002.pdf?lang=de

71. Burner, A. W., Snow, W. L., Goad, W. K. Model Deformation Measurements at a Cryogenic Wind Tunnel Using Photogrammetry // Instrumentation in the Aerospace Industry. May 1985. Vol. 31. pp. 615-622.

72. Erickson G.E. Overview of Supersonic Aerodynamics Measurement Techniques in the NASA Langley Unitary Plan Wind Tunnel, NASA Langley Research Center, Langley, USA, Technical Report NASA/TM-2007-214894, L-19380, 2007.

73. Charles V. Spain, Jennifer Heeg, Thomas G. Ivanco, Danny A. Barrows, James R. Florance, Alpheus W.Burner, Joshua DeMoss. Assessing videogrammetry for static aeroelastic testing of a wind-tunnel model // 45th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics & Materials Conference. California, USA. 2004. pp. 1-10.

74. Sharon S. Graves, Alpheus W. Burner. Development of an intelligent videogrammetric wind tunnel measurement system // Proceedings Optical Diagnostics for Fluids, Solids, and Combustion. San Diego, USA. 2001. Vol. 4448.

75. Alpheus W. Burner, William A. Lokos, Danny A. Barrows. Aeroelastic Deformation: Adaptation of Wind Tunnel Measurement Concepts to Full-Scale Vehicle Flight Testing, NASA Langley Research Center, Hampton, USA, Technical Report NASA/TM-2005-213790, L-19151, 2005.

76. Tianshu Liu, AlpheusW.Burner, ThomasW.Jones, DannyA.Barrows. Photogrammetric techniques for aerospace applications // Progress in Aerospace Sciences. April 2012. No. 54. pp. 1-58.

77. James H. Bell, Alpheus W. Burner. Data fusion in wind tunnel testing; combined pressure paint and model deformation measurements // 20th Advanced Measurement

& Ground. Albuquerque, USA. 1998. pp. 1-21.

78. Д.Д.Грибанов, В.П.Кулеш, А.К.Мартынов, А.А.Орлов, С.Д.Фонов. Лазерно-оптический метод исследования траектории движения и изгибно-крутильных деформаций лопастей моделей несущих винтов // Ученые записки ЦАГИ. 1980. Vol. XI. No. 6. pp. 88-95.

79. Д. А. Бейлин, В. И. Поляков, В. Н. Шмырева, В. А. Яковлев. Использование стереофотограмметрического метода для исследования напряженно-деформированного состояния мягкой оболочки сферической формы в потоке воздуха // Ученые записки ЦАГИ. 1982. Vol. XIII. No. 6. pp. 66-72.

80. Шмырева В.Н., В.А. Яковлев. Применение фото- и стереофотограмметрических методов в аэродинамическом эксперименте // Ученые записки ЦАГИ. 1988. Vol. XIX. No. 6. pp. 47-51.

81. Кулеш В.П., Фонов С.Д. Измерение параметров движения и деформации модели самолета в аэродинамической трубе методом видеограмметрии // Ученые записки ЦАГИ. 1998. Vol. XXIX. No. 1-2. pp. 165-176.

82. Г. Корн, Т. Корн.. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Москва: Наука, 1984.

83. Жаренов И.А., Кулеш В.П., Курулюк К.А.. Измерение методом видеограмметрии полей деформации панелей в результате ударного повреждения // Труды МАИ. 2018. No. 101.

84. Дубинский С.В., Жаренов И.А., Павлов М.В., Ордынцев В.М. Методика определения закономерностей, характеризующих энергии случайных ударных воздействия на конструкцию самолета // Ученые записки ЦАГИ. Vol. XLVII. No. 8. pp. 88-97.

85. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Кабанов С.И., и др. Акустико-эмиссионный контроль авиационных конструкций. Научно-техническое издательство "Машиностроение", 2008. 440 pp.

86. Шеховцов Г А, Раскаткина О В. Теоретические основы бесконтактного фотографического способа измерения расстояний при определении деформаций инженерных сооружений // ПРИВОЛЖСКИИ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ. 2019. No. 2. pp. 44-52.

87. ГОЛЫГИН Н Х, ЛЫСЕНКО В Г, ХИЖНЯКОВ В А. Высокоточные координатные измерения крупногабаритных изделий и объектов сложной формы // Труды IV Всероссийской научно-технической конференции. Москва. 2017. pp. 894-896.

88. Кулеш В.П., Федотов М.А., Курулюк К.А. Бесконтактные измерения деформации кессона крыла при прочностных испытаниях методом видеограмметрии // Ученые записки ЦАГИ. 2017. Vol. 48. No. 8. pp. 63-70.

89. Zichenkov M., Kulesh V., Ishmuratov F., Kuruliuk K., Pronin M., Kuruliuk, K., Saprykin, A., Chevagin, А., (...). Wind Tunnel Testing of Adaptive Wing Structures // In: Book «Morphing Wing Technologies: Large Commercial Aircraft and Civil Helicopters». Butterworth-Heinemann, 2018. pp. 713-755.

Приложение

"УТВЕРЖДАЮ"

об использовании в отделении ресурса конструкций летательных аппаратов (НИО-18) научно-исследовательского комплекса прочности ЛА ФГУП ЦАГИ научных результатов диссертационной работы Курулюк К.А., представленной на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Настоящий акт подтверждает, что результаты диссертационной работы научного сотрудника НИО-7 ФГУП ЦАГИ Курулюк К.А. «Измерение перемещений и деформаций моделей и элементов конструкции ЛА в аэродинамическом и прочностном эксперименте методом видеограмметрии», представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.07.02 -«Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов» внедрены в практику ресурсных испытаний натурных конструкций.

Разработанные автором видеограмметрический метод и специализированная видеограмметрическая система применены для исследований прогибов и углов поворота сечений полноразмерного крыла транспортного самолета, локальных перемещений в зоне ударных повреждений композитных панелей прототипа кессона крыла при цилическом нагружении, а также прогибов при локальной потере устойчивости верхних панелей прототипа кессона крыла в процессе его испытаний на остаточную прочность.

Начальник НИО-18, кандидат технических наук

Главный научный сотрудник, доктор технических наук

"УТВЕРЖДАЮ" Заместитель генерального директора -Генеральный конструктор

акт

об использовании в АО «Вертолёты России» научных результтов диссертационной работы Курулюк К.А., представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук

Настоящий акт подтверждает, что результаты диссертационной работы научного сотрудника Федерального государственного унитарного предприятия «ЦЕНТРАЛЬНЫЙ АЭРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени профессора Н.Е. Жуковского» ФГУП «ЦАГИ» (ФГУП ЦАГИ) Курулюк Ксении Александровны «Измерение перемещений и деформаций моделей и элементов конструкции ЛА в аэродинамическом и прочностном эксперименте методом видеограмметрии», представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.07.02 - «Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов» внедрены в производственную практику, а именно: разработанная специализированная мобильная видеограмметрическая система используется для бесконтактных измерений параметров положения вертолетного прибора при экспериментальных исследованиях перспективных несущих винтов вертолета. С помощью данной системы проведены испытания несущего винта в аэродинамической трубе, который впоследствии был установлен на летающую лабораторию на базе вертолёта Ми-24, что позволило достичь скорости полёта порядка 400 км/ч.

Ведущий конструктор ГУП СБВ АО «НЦВ Миль и Камов»

С.В.Юрченко

и'

УТВЕРЖДАЮ

II

енерального Ш ЦАГИ

нов С.В.

2019 г.

АКТ

об использовании в Отделении аэродинамики силовых установок (НИО-1) научно-исследовательского комплекса аэродинамики и динамики полета летательных аппаратов ФГУП ЦАГИ научных результатов диссертационной работы Курулюк К.А., представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук

Настоящий акт подтверждает, что результаты диссертационной работы научного сотрудника НИО-7 ФГУП ЦАГИ Курулюк К.А. «Измерение перемещений и деформаций моделей и элементов конструкции ЛА в аэродинамическом и прочностном эксперименте методом видеограмметрии», представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.07.02 - «Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов» внедрены в производственную практику, а именно:

Разработанная специализированная мобильная видеограмметрическая система применяется в НИО-1 (отделение аэродинамики силовых установок) научно-исследовательского комплекса аэродинамики и динамики полета летательных аппаратов ФГУП ЦАГИ для бесконтактных измерений распределенных геометрических параметров общих деформаций при испытаниях объектов в аэродинамических трубах Т-101 и Т-104.

Начальник НИО-1 ФГУП ЦАГИ

кандидат технических наук

"УТВЕРЖДАЮ" Заместитель Генерального

и'

.и

АКТ

об использовании в НИО-5 (Отделение «Аэродинамика и динамика вертолетов, штопор и аэродинамика самолетов на больших углах атаки») научно-исследовательского комплекса аэродинамики и динамики полета летательных аппаратов ФГУП ЦАГИ научных результатов диссертационной работы Курулюк К. А., представленной на соискание ученой степени кандидата техниче-

Настоящий акт подтверждает, что результаты диссертационной работы научного сотрудника НИО-7 ФГУП ЦАГИ Курулюк К.А. «Измерение перемещений и деформаций моделей и элементов конструкции ЛА в аэродинамическом и прочностном эксперименте методом видеограмметрии», представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.07.02 - «Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов» внедрены в производственную практику, а именно:

Разработанная специализированная мобильная видеограмметрическая система применяется в НИО-5 (Отделение «Аэродинамика и динамика вертолетов, штопор и аэродинамика самолетов на больших углах атаки») научно-исследовательского комплекса аэродинамики и динамики полета летательных аппаратов ФГУП ЦАГИ для бесконтактных измерений параметров положения вертолетного прибора при плановых исследованиях несущих винтов перспективных вертолетов в аэродинамическом эксперименте.

ских наук

кандидат технических наук

Начальник НИО-5 ФГУП ЦАГИ