Օգտակար բեռի և սենսորների փորձարկում հոսքի մեջ. տեսախցիկներ, լիդարներ և ալեհավաքներ ծանրաբեռնվածության տակ

Լաբորատոր սեղանի վրա հստակ պատկեր ապահովող տեսախցիկը ավտոմատ կերպով չի ապահովում հստակ պատկեր՝ մեծ արագությամբ ընթացող օդանավի տակ ամրացված վիճակում: Նույնը վերաբերում է ալեհավաքին, որն անցնում է կապի բյուջեի փորձարկումը ստատիկ պայմաններում, կամ գիմբալին, որը պահպանում է տեսադաշտի կայունությունը առանց վիբրացիայի սենյակում: Օդանավի իրանի շուրջ հոսքը չեզոք ֆոն չէ. այն վատթարացնում է հենց այն ցուցանիշները, որոնց համար գնվել է օգտակար բեռը, և դա անում է այնպիսի եղանակներով, որոնք լաբորատոր փորձարկումները չեն կարող վերարտադրել:

Օգտակար բեռի և սենսորների փորձարկումը հոսքի մեջ այն միջոցն է, որով լրացվում է այդ բացը, նախքան այն կդրսևորվի որպես աղոտ պատկեր կամ կապի կորուստ իրական առաջադրանքի ժամանակ:

---

1. Ինչու լաբորատոր սեղանը բավարար չէ

Օգտակար բեռ արտադրողի սեփական որակավորումը սովորաբար ներառում է էլեկտրական ցուցանիշները, օպտիկական լուծաչափը և մեխանիկական դիմացկունությունը մեկուսացված պայմաններում: Այն, ինչ սովորաբար չի կարող ծածկվել, այն է, թե ինչ է տեղի ունենում, երբ նույն սարքավորումը գտնվում է օդանավի տուրբուլենտ սահմանային շերտում կամ շրջահոսիչի հետքային հոսքում, այն վիբրացիոն սպեկտրում, որն իրականում առաջացնում է օդանավի իրանը, և այն ջերմաստիճանային միջակայքում, որում իրականում իրականացվում է թռիչքը: Դրանք օդանավի մակարդակի պայմաններ են, և դրանք գոյություն ունեն միայն այն ժամանակ, երբ օգտակար բեռը տեղադրվում է (կամ մոդելավորվում է) այն փոխադրամիջոցի վրա, որով այն իրականում թռչելու է:

---

2. Աերոօպտիկական աղավաղում. տուրբուլենտությունը վատթարացնում է պատկերը, ոչ միայն օդանավի իրանը

Շրջակա օդահոսքի միջով նայող ցանկացած տեսախցիկի, լիդարի կամ լազերային համակարգի համար աերոօպտիկան համապատասխան ֆիզիկան է. ուսումնասիրության ոլորտ, որը սկիզբ է առնում 1950-ականներից, երբ հետազոտողներն առաջին անգամ քանակապես գնահատեցին, թե ինչպես է տուրբուլենտ սահմանային շերտը աղավաղում դրա միջով անցնող լույսի ճառագայթը: Մեխանիզմը պարզ է. տուրբուլենտությունը ստեղծում է օդի խտության տեղային տատանումներ, խտության տատանումները փոխում են բեկման տեղային ցուցիչը, և այդ փոփոխական ցուցիչով դաշտի միջով անցնող ալիքային ճակատը դուրս է գալիս աղավաղված, այլ ոչ թե հարթ:

Այս էֆեկտը կախված է ալիքի երկարությունից և ավելի մեծ նշանակություն ունի ժամանակակից սենսորների համար, քան այն համակարգերի, որոնց շուրջ ի սկզբանե կառուցվել էր այս ոլորտը: Օպտիկական ուղու աղավաղման ֆիքսված մակարդակի դեպքում, տեսանելի կամ մերձինֆրակարմիր լույս օգտագործող համակարգը (միջակայք, որն օգտագործում են տեսախցիկների մեծ մասը և շատ լիդարներ) կորցնում է պատկերի շատ ավելի մեծ որակ, քան հին երկարալիք համակարգը նույն տուրբուլենտության մակարդակում. աղավաղման մակարդակը, որը հազիվ էր ազդում 10,6 մկմ լազերի աշխատանքի վրա, կարող է նվազեցնել մերձինֆրակարմիր համակարգի Շտրելի հարաբերությունը (պատկերի հստակության ստանդարտ չափանիշ, որտեղ 1,0-ը կատարյալն է) գրեթե կատարյալից մինչև մոտ 0,67: Սա պատճառներից մեկն է, թե ինչու սենսորային բլոկի աերոդինամիկ ձևավորումը և տեղադրման դիրքը նույնքան կարևոր են, որքան դրա ներսում գտնվող օպտիկան:

Աերոօպտիկական էֆեկտների փորձարկումը աերոդինամիկ թունելում հաստատված, տասնամյակների պատմություն ունեցող պրակտիկա է, որն իրականացվում է սովորական մինչձայնային և մերձձայնային թունելներում՝ լազերային սարքավորումներով («Մալլիի զոնդ» մեթոդ), որոնք տեղադրվում են ճշգրտորեն չափելու սահմանային շերտով պայմանավորված պատկերի այս տեսակ վատթարացումը, նախքան սենսորի երբևէ թռչելը:

---

3. Ինչպես է հոսքն ազդում օգտակար բեռի մնացած մասի վրա

• Վիբրացիա: Գիմբալը կամ տեսախցիկի ամրակապը ենթարկվում է օդանավի իրանի իրական վիբրացիոն սպեկտրին, այլ ոչ թե լաբորատոր վիբրոստենդի իդեալականացված տատանումներին. իսկ գիմբալի կայունացման համակարգերը հատուկ կարգավորված են որոշակի հաճախականությունների վիբրացիաները ճնշելու համար, ինչը ճիշտ է դրսևորվում միայն օդանավի իրանի իրական գրգռման պայմաններում:
• Տաքացում: Բլոկի կամ շրջահոսիչի ներսում գտնվող սենսորային էլեկտրոնիկան արտադրում է սեփական ջերմությունը, և պատյանի շուրջ օդահոսքն է որոշում՝ այդ ջերմությունը հեռացվում է, թե կուտակվում. խնդիր, որն ամբողջությամբ փոխվում է ստատիկ լաբորատոր սեղանի և շարժվող օդահոսքի միջավայրի միջև:
• Սառցակալում բուն սենսորի վրա, ոչ միայն օդանավի իրանի: Օպտիկական պատուհանը կամ ալեհավաքի ռադոմը, որը սառցակալում է, դադարում է աշխատել շատ ավելի շուտ, քան թևը, և սառցակալման բնույթը կախված է այդ կոնկրետ շրջահոսիչի ձևի շուրջ տեղային հոսքից:
• Շրջահոսիչի ձևը ընդդեմ ազդանշանի որակի: Ռադոմը կամ օպտիկական գմբեթը փոխզիջում է աերոդինամիկ դիմադրության և այն ամենի նկատմամբ թափանցիկության միջև, ինչն այն պաշտպանում է. եթե աերոդինամիկ տեսանկյունից ձևը սխալ ընտրվի, դուք նաև կաղավաղեք դրա միջով անցնող ՌՀ կամ օպտիկական ուղին:

---

4. Ինչ է իրականում չափում օգտակար բեռի փորձարկման արշավը

• Պատկերի կամ ալիքային ճակատի որակը արագությունների և անկյունների ողջ միջակայքում ՝ օգտագործելով նույն աերոօպտիկական սարքավորումները, որոնք մշակվել են ավիացիոն օպտիկական համակարգերի համար, այլ ոչ թե մեկ ստատիկ բազային կադր:
• Վիբրացիոն սպեկտրը սենսորի ամրակապի վրա օդանավի իրանի իրական գրգռման պայմաններում՝ համեմատած գիմբալի կամ կայունացման համակարգի սեփական ճնշման թողունակության հետ:
• Կապի բյուջեն կամ օպտիկական թողունակությունը իրական շրջահոսիչի միջով , այլ ոչ թե բաց ապերտուրայի միջով. պատյանը սենսորի օպտիկական կամ ՌՀ ուղու մի մասն է, այլ ոչ պարզապես ծածկույթ:
• Ներկառուցված էլեկտրոնիկայի ջերմային վարքագիծը ներկայացուցչական օդահոսքի պայմաններում, այլ ոչ թե անշարժ օդում:
• Սառցակալման կուտակումը շրջահոսիչի կոնկրետ երկրաչափության վրա , որտեղ դա կիրառելի է շահագործման պայմանների համար:

---

5. Հինգ սխալ, որոնք մենք տեսնում ենք

• Սենսորի և շրջահոսիչի առանձին որակավորում: Ռադոմը կամ օպտիկական գմբեթը, որը նախագծվել է առանց հաշվի առնելու սենսորի իրական տեսադաշտը և ալիքի երկարությունը, կարող է անցնել իր սեփական աերոդինամիկ փորձարկումը և միևնույն ժամանակ փչացնել օգտակար բեռի աշխատանքը:
• Վիբրացիայի ճնշման փորձարկում ընդհանուր վիբրոստենդի պրոֆիլի վրա: Լաբորատոր վիբրացիոն սպեկտրի համար կարգավորված գիմբալը դեռ կարող է խոցելի լինել այն կոնկրետ հաճախականությունների նկատմամբ, որոնք առաջացնում է իրական օդանավի իրանը:
• Օպտիկական փորձարկումների դիտարկումը որպես միայն լաբորատոր խնդիր: Լաբորատոր սեղանից ստացված լուծաչափի և MTF ցուցանիշները ոչինչ չեն ասում այն մասին, թե ինչպես կդրսևորի իրեն նույն օպտիկան տուրբուլենտ սահմանային շերտի հետևում՝ թռիչքային արագության դեպքում:
• Պատյանի չափերի ընտրություն՝ ելնելով քաշից և դիմադրությունից, այլ ոչ թե ջերմային ուղուց: Խիտ շրջահոսվող բլոկը, որն աերոդինամիկ տեսանկյունից մաքուր է թվում, կարող է կուտակել ջերմություն, որի համար ներսում գտնվող էլեկտրոնիկան երբեք նախատեսված չի եղել:
• Օգտակար բեռի շրջահոսիչների սառցակալման փորձարկումների բացթողում, քանի որ օդանավի իրանի սառցակալման դեպքն արդեն ուսումնասիրված է: Ռադոմը կամ օպտիկական պատուհանը կարող է սառցակալել այլ կերպ, քան այն թևը, որի վրա տեղադրված է, և բավականաչափ տարբեր՝ առաջինը շարքից դուրս գալու համար:

---

6. Ինչ է սա նշանակում ձեր ինտեգրման ծրագրի համար

Ուղարկեք մեզ ձեր սենսորային փաթեթը, շրջահոսիչի երկրաչափությունը և շահագործման պայմանները , և մենք կկազմենք փորձարկման արշավ, որը կչափի, թե իրականում ինչ է ապահովում օգտակար բեռը հոսքի մեջ, այլ ոչ միայն լաբորատոր սեղանի վրա: Հարակից ընթերցանություն.

ԱԹՍ-ների սառցակալման և կլիմայական փորձարկումներ

, որտեղ շրջահոսիչի ձևը նույնքան կարևոր է:

---

Աղբյուրներ և նշումներ

• Աերոօպտիկան որպես ավիացիոն օպտիկական ապերտուրայի մոտ տուրբուլենտ հոսքից ալիքային ճակատի աբերացիաների ուսումնասիրություն, դրա ծագումը Լիպմանի 1952 թ. սահմանային շերտում լույսի շեղման աշխատանքում և դրա զարգացումը Մալլիի զոնդով աերոդինամիկ թունելում մինչձայնային և մերձձայնային արագություններում չափումների միջոցով. Cress, J.A., Gordeyev, S., Post, M.L., Jumper, E.J., "Aero-Optical Measurements in a Turbulent, Subsonic Boundary Layer at Different Elevation Angles," AIAA 2008-4214, 39th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference, 2008, փորձարկվել է Նոտր Դամի համալսարանի և ԱՄՆ ՌՕՈՒ ակադեմիայի աերոդինամիկ թունելներում:
• Պատկերի վատթարացման կախվածությունը ալիքի երկարությունից օպտիկական ուղու ֆիքսված աղավաղման դեպքում (Շտրելի հարաբերության օրինակ. ~0,996 10,6 մկմ-ի դեպքում ընդդեմ ~0,674-ի ~1 մկմ-ի դեպքում՝ աղավաղման նույն մակարդակի համար). նույն աղբյուրը, Ներածություն բաժին, հղում անելով Շտրելի հարաբերության ձևակերպմանը Smith, W.J., Modern Optical Engineering, McGraw-Hill, 1966 աշխատությունում:
• Փորձարկման մեթոդաբանության վերաբերյալ առաջարկությունները (վիբրացիոն սպեկտրի համապատասխանեցում, շրջահոսիչում ինտեգրված օպտիկական/ՌՀ ուղու փորձարկում, սառցակալում օգտակար բեռի կոնկրետ երկրաչափության վրա) հանդիսանում են TunnelTech-ի ինժեներական պրակտիկան: