开展飞机的全机结构静力和疲劳测试是非常复杂而且费时费力的过程。特别是随着技术的进步与发展,全机试验过程中所使用的控制通道数量和数据采集通道数量都在急剧增加。测试团队需要利用更加复杂的飞行载荷谱来复现飞机的服役过程,还需要在测试过程中获取完整、正确、有意义的测试数据,这样才能够准确的理解飞机结构的力学行为,精确地确定载荷传递路径,修订模型。所有这些工作都需要增加相应的控制与数据采集通道数量。
鉴于飞机结构试验的复杂性,其设置流程需要异常一丝不苟,但是,于此同时,测试团队的工作效率也很重要。新机型亟待上市,开发进度一再推迟势必增加成本,带来很多市场风险。这就要求测试团队在开展测试的过程中不能出现任何延误,需要不断的追赶时间,可现实是,几乎所有的航空结构测试团队在开始测试任务的时候就已经落后于计划时间表了。
为帮助测试团队应对日益凸显的挑战,MTS 系统公司提供了先进的工程结构测试解决方案,可加快复杂的结构测试设置流程。
充分发挥试验控制与数据采集的无缝集成优势
应用于航空航天结构测试的 MTS 工程结构测试解决方案MTS AeroPro™ 试验控制与数据采集应用软件,MTS FlexTest®数字控制系统、MTS FlexDAC™数据采集系统以及种类丰富的电液伺服加载产品。
将数字控制系统与数据采集系统无缝集成所带来的优势十分明显,测试团队无需担心控制系统与数据采集系统之间的兼容性。MTS 的解决方案是业内唯一实现真正的控制与数采任务完全同步的解决方案,可以消除控制系统和数据采集系统的数据偏差,提升测试精度,避免数据的不确定性。如果在创建并且设置试验的过程中出现了任何问题,统一的系统级软件支持可以快速的定位问题并且解决问题。不需要咨询不同的供应商和专家来进行会诊。无缝集成带来的好处也体现在对操作人员的培训方面。统一的软件界面简单易学,测试工程师只需要掌握一种工具就可以完成控制和数据采集两种不同的任务。
这里最重要的一点就是,AeroPro 试验控制与数据采集软件创建了统一的应用体验,这让试验设置的过程更加高效。所有操作都在统一的界面下完成,无需针对不同的硬件平台使用不同的软件工具。利用AeroPro应用软件的自动化向导、校准以及其他工具,可以同步设置所有控制与数据采集通道。
高效率地管理成千上万的数据采集通道
现在的全机静力与疲劳测试系统中,需要设置的应变片可能多达上万个,这还需要正确的处理每个节点以及大捆大捆的数据线缆。
MTS AeroPro 试验控制与数据采集软件有助于管理这种复杂的局面。该软件具有用户友好的界面,提供树状结构和鼠标拖放功能,帮助测试工程师轻松找到所需的一切。试验设置向导可加快设置的进程,包括导入测试参数和硬件分配,让工程师花更少时间完成试验创建和设置,而集中精力在运行和管理测试任务。
MTS AeroPro 试验控制与数据采集软件还支持采用传感器电子数据表 (TEDS) 技术的传感器。这些传感器内置存储芯片,包含传感器或者应变片的制造商、型号、编号、序列号和标定数据等关键信息。全面支持 TEDS 传感器可简化传感器的校准、设置和验证过程,提高工作效率。例如,在大规模飞机结构测试过程中,自动验证功能对于排除传感器的故障非常有效,如果没有这样的功能,测试工程师就不得不逐一排查传感器故障,非常的费时费力。
为了很大程度增加试验设置过程的灵活性,MTS FlexDAC 20 数据采集系统经过专门设计,单一硬件平台可同时支持八个不同的测试任务,并且可以任意分配通道数量。这项独有功能可帮助测试团队使用较少的硬件来运行更多的测试任务。试验室不需要为每个测试任务单独准备数据采集硬件,或者让数据采集硬件的通道不得不闲置而不能用于其它的测试任务。
不过,对于飞机结构试验室来说,选择使用MTS FlexDAC数据采集系统也并不是意味着要放弃试验室现有的数据采集硬件。MTS FlexDAC 20数据采集系统在MTS AeroPro 试验控制和数据采集应用软件的支持下,可以集成来自不同厂家的数据采集硬件平台,这样,依然可以发挥集成的优势,让MTS AeroPro应用软件统一管理所有的硬件。后续的数据采集系统扩充都来采用MTS FlexDAC平台,这也是对现有试验室的投资进行有效的保护。为了进一步增加灵活性,测试团队可以根据自身需求混合搭配 A32 和 B24 两种 FlexDAC 硬件产品。在MTS AeroPro 试验应用软件中可以非常简易的区分并且管理这些不同的硬件产品
快捷完成试验设置,加速试验运行
对于试验控制方面,任何参数的错误设置都有可能会导致被测样件意外的被破坏。因此,MTS AeroPro试验控制与数据采集应用软件提供了若干功能可以帮助用户简化试验设置,提升测试的速度和效率,这些功能包括:
- 交叉耦合补偿 (C3 Performance) :通常情况下,航空航天结构加载测试具有多个加载通道,多个作动缸同时对一个样件施加不同的载荷。控制系统需要实现协调加载,但是通道与通道之间存在的耦合现象却时时刻刻影响着加载的速度和精度。MTS的C3 Performance 功能可以补偿这种交叉耦合的现象,从而提高测试速度和效率。为了避免在使用C3 Performance功能过程中出现误操作,MTS AeroPro应用软件采用“训练载荷谱”的方式来自动生成相关系数矩阵并且自动填充,避免了手动操作可能带来的出错风险。
- 前向通道滤波优化(Forward Loop Filter Optimization,FLO): 这项功能可以帮助测试工程师提升控制回路的稳定性,该滤波算法集成了几种预先设置的参数,只需要简单的点击鼠标就可以在预先设置好的滤波功能之间切换,对比评估不同的参数对系统精度、稳定性和速度的影响,直至找到最合适的试验设置。
- 载荷谱自优化 (Profile Self Optimization, PSO): 载荷谱自优化功能能够自动监测疲劳试验过程中系统的控制精度和载荷谱的转移时间,在可能的情况下,会自动修订转移时间,在保持现有精度的情况下,自动调整转移时间的长短。大多数情况下,经过载荷谱自优化功能处理的载荷谱都会缩短其运行时长,提升了试验系统的运行速度和效率。
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控制系统和数据采集系统的自动校准:将数字控制系统和数据采集系统产品组合起来,可以充分发挥MTS 测试应用解决方案的自动校准功能。目前,该项服务由MTS现场服务工程师针对MTS FlexTest数字控制系统和FlexDAC数据采集系统 提供,实现大型、复杂的航空航天结构测试系统的可追溯计量和校准。自动标定方法旨在快速验证并记录控制器和数据采集装置是否符合规定的性能规范。它们可以确保测试结果的精确性和可追溯性,同时避免引入手动错误。