成功案例| 德國航空航天中心選擇Kistler加速度計執行振動(dòng)測(cè)試
該研究所進行風洞試驗，研究氣流和結構振動的耦合（稱爲顫振行爲），同時還進行模拟，以盡可能準確地預測氣動彈性行爲（這些甚至包括數字映射）。但主要的重點是地面振動測試（GVT）。這些精心設計的測試使用振動激勵器在新飛機原型的不同點位（機翼、尾翼單元、機身等）上引起人爲振動。使用加速度計進行記錄，以確定結構振動的形式——即所謂的模式 。
Julian Sinske 於(yú)2013年加入DLR，自2018年起擔任結構動态測試團隊負責人一職。他解釋瞭(le)GVT的目标和條件 ：”一般來說，地面振動測試隻在首飛前六到八周進行——在這個時間範圍内 ，該程序必須有效地執行。在測試中，飛機被安裝好，使其行爲類似於(yú)飛行中的行爲——盡可能地排除由於(yú)起落架和輪胎造成的阻尼影響。GVT的實驗結果可以用來驗證制造商的仿真模型 。在大多數情況下，這是進一步對原型進行飛行測試的先決條件 。"
Kistler的200多個IEPE加速度計用於ISTAR（飛行系統與技術機載研究）的地面振動測試，這款新型研究飛機於2020年加入DLR的機群 。除瞭這些儀器外，還有62支Kistler的IEPE（PiezoStar）和電容式MEMS加速度計（K-Beam）被永久地安裝在ISTAR上，用於飛行測試。Kistler銷售工程師Frank Busch解釋瞭這些應用的區别 。"靜态測量的MEMS傳感器也考慮到瞭重力加速度，因爲它們針對0至50Hz範圍内的低頻進行瞭優化。這意味著這些傳感器可以同時記錄飛機的飛行動作 。
在ISTAR的地面振動測(cè)試中，DLR使用瞭(le)200多支來自Kistler的IEPE加速度計 。它們具有卓越的溫度穩定性和可移動的對齊 。| © DLR
在這個地面振動測(cè)試中 ，永久安裝在飛機上的MEMS和IEPE傳感器可以與動态IEPE傳感器並(bìng)行操作 ，並(bìng)與它們進行比較。GVT傳感器被貼在飛機的外部——隻是暫時的，僅在測(cè)試期間使用 。”
所有這些儀器構成瞭(le)一套綜合測(cè)量系統的一部分，由Julian Sinske爲首的空氣彈性力學專家用它來連續記錄所有的ISTAR數據，然後他們可以在多年的時間裏對這些數據進行評估。他指出 ："通過獲取這些大數據方法 ，我們創造瞭(le)數字映射的基礎——這使我們能夠建立結構健康監測(cè) 。"
DLR的ISTAR研究飛機配備瞭(le)250多支Kistler的加速度計，用於(yú)地面和空中的振動測試 。| © DLR
自從幾年前我們在空間技術博覽會上首次與Kistler接觸以來，我們一直與他們成功合作 。我們在涉及大型和小型飛機的項目中使用他們的傳感器，也在風力發電領域使用他們的傳感器 。
——Julian Sinske 德國航空航天中心氣動彈性研究所結構動态測試團隊負責人
ISTAR研究飛機也選擇裝配瞭Kistler的傳感器——特别得益於一項傑出的創新。GVT的單軸傳感器的特點是安裝瞭一個測量元件，使其可以旋轉。這使得傳感器可以在兩個空間方向上靈活的對齊。"因此 ，飛機的特定部分可以用不同的方式進行測量 ，而不會犧牲例如三軸傳感器的測量通道 ，"Sinske補充說。
這就是爲什麽DLR和研究所對Kistler如此滿意：“有幾個因素影響瞭我們選擇Kistler的飛行測試傳感器的決定：IEPE傳感器的高溫穩定性和MEMS傳感器的高信号質量，再加上良好的咨詢支持——特别是Thomas Petzsche博士的支持。測量設備從第一天起就準備就緒瞭，而且在設計和成本效益方面同樣令人信服。”
DLR氣動彈性研究所結構動态測(cè)試組組長(zhǎng)Julian Sinske在新的ISTAR研究飛機上檢查Kistler傳感器。| © DLR
對於GVT，研究飛機被連續激勵瞭大約10個點——通常是對稱的，並(bìng)且在幾個激勵水平上，這樣可以檢測到非線性 ，也可以區分緊密相鄰的模式。並(bìng)且已經進行瞭滑行振動試驗（TVT）。在這種情況下，飛機從機庫中移出 ，穿過布倫瑞克DLR研究機場的跑道；這可以確定其緩慢行駛時的振動行爲。随著(zhe)測試的進行，該團隊繼續完善方法和程序。例如，作爲數據評估研究項目的一部分，使用瞭一種人工智能算法，以實現更快的評估並(bìng)消除人爲因素。"但它還不足以取代有經驗的工程師——尤其是在困難的情況下 。”Sinske笑著(zhe)指出。
爲瞭(le)進行地面振動測試，Kistler加速度計安裝於(yú)飛機的各個部分——在本例中，安裝於(yú)新ISTAR的尾部裝置。| © DLR
該研究所的學生還開發瞭(le)一個AR增強現實的應用程序 ，可以在智能手機上使用，檢查並(bìng)同時記錄每個傳感器的存在，包括其編号、對齊和位置等。在某些情況下，超過500個傳感器的定位必須精確到一厘米——因此這項創新使工作變得更加容易。“這種設置往往必須由輪班工作的人在短短幾天内完成。因此，盡快發現任何異常情況是非常重要的，例如，如果一個傳感器松動或電纜沒有正確插入。在繁忙的階段，越早發現故障，一旦真正開始行動，測量結果被篡改的機會就越小。”Sinske繼續說道。
Julian Sinske（左四）與他在DLR的團隊一起，進行時間緊迫的地面振動(dòng)測(cè)試，有時涉及500多支加速度計和複雜的數據評估。| © DLR
地面振動測試和滑行振動測試的結果已經經過瞭全面評估，並且已經開始更新飛機制造商的計算機模型。由於這些努力，ISTAR研究飛機數字映射的氣動彈性部分現在已經觸手可及。Julian Sinske的最後評論道："我們對Kistler實施測量技術的方式非常滿意。這些傳感器非常堅固，而且性能優異。這就是爲什麽我們已經下瞭幾個重複的訂單，包括一米、兩米、五米和十米的不同電纜長度。有瞭這麽多的傳感器，這使我們總是能夠確保最理想的布線——盡可能的短——因此信号的路由得以保障。我們肯定也會在未來其他領域的項目中選擇Kistler的解決方案——比如航天、風力發電或創新的空中出租車。”