仪器仪表学报

作者：王元锋，何彦霖，周康鹏，祝连庆

单位：王元锋,1. 北京信息科技大学光电测试技术与仪器教育部重点实验室， 2. 北京信息科技大学光纤传感与系统 北京实验室,,何彦霖,1. 北京信息科技大学光电测试技术与仪器教育部重点实验室， 2. 北京信息科技大学光纤传感与系统 北京实验室,,周康鹏,2. 北京信息科技大学光纤传感与系统 北京实验室，3. 天津大学精密仪器与光电子工程学院,,祝连庆,1. 北京信息科技大学光电测试技术与仪器教育部重点实验室， 2. 北京信息科技大学光纤传感与系统 北京实验室,

关键词：变形飞行器;光纤布拉格光栅;柔性蒙皮;多维大尺度变形重构

基金：北京市教委科技计划重点项目(KZ201911232044)资助

变构型飞行器在执行不同飞行任务时会大尺度地改变机翼结构和蒙皮形状,蒙皮多维大尺度的变形重构是变形飞行器研究中的难点。本文针对这一问题,提出一种基于多芯光纤传感的变形飞行器蒙皮变形形状重构方法。该方法基于多芯光纤光栅应变传感原理,利用传感器上的多个光栅传感点,建立光栅波长漂移和曲率之间的转换关系,实现三维曲线重构。此外,为了重构变构型飞行器多维大尺度变形下的形状,本文研究了将重构曲线转化为飞行器机翼的展开角和翻转角,并结合两个角度和飞行器机翼的长宽等固有参数,通过拟合插值将两个角度变化引起的变形连续化,实现了柔性蒙皮多维大尺度变形重构。同时,本文为了减小温度造成的误差,利用多芯光纤中间纤芯不受拉伸和压缩、只受温度影响的特点,将中间纤芯与旁轴纤芯的中心波长漂移量做差,实现温度解耦。为了验证本文变形重构方法的有效性,对飞行器蒙皮多种不同情况下的变形进行了实验测试,并将形变重构结果与视觉测量进行了对比。研究结果表明,飞行器蒙皮多维大尺度变形重构的平均误差为7mm,变形角度重构的平均误差为3.6%,可以实现变构型飞行器蒙皮多维大尺度变形重构,该方法在航空航天器等结构变形监测领域具有良好的应用前景。

来源：2023年第4期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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