Optical Measurement of the Aircraft Wing and Proller Deformation as Contribution to the Flight Security

Abstract

The knowledge of the real behavior of the parts of aircrafts especially under extreme loads e.g. caused by the emergency maneuvers or unpredictable occurrences is of fundamental significance for the security of flight. In this paper an investigation method called Image Pattern Correlation Technique (IPCT) is presented. IPCT is a non-intrusive, optical technique providing two or three-dimensional quantity information about the position and deformation of the examined object surface. The classical techniques like strain gauges or accelerometers give accurate results but provide the local information only. The accelerometer output is the 2nd derivative of the position vector. Moreover, the installation of the sensors and their wiring is a tedious work and could cause structural and aerodynamic interferences. Examples of the aeronautical applications are given. However, this method can be used also for the investigation of other optically accessible objects, e.g., machines, vehicles, buildings or bridges. Streszczenie: Wiedza o rzeczywistych odkształceniach części samolotów, zwłaszcza w warunkach ekstremalnych przeciążeń (np. podczas manewrów awaryjnych) ma fundamentalne znaczenie dla bezpieczeństwa lotów. W niniejszej pracy przedstawiono nową technikę pomiarową, zwaną Image Pattern Correlation Technique (IPCT), która jest nieinwazyjną, optyczną metodą dającą dwu- lub trójwymiarowe pola wektorowe opisujące ilościowo położenia i odkształcenia powierzchni badanego obiektu. Klasyczne urządzenia pomiarowe dają tylko lokalne wartości naprężeń w przypadku tensometrów albo jedynie drugą pochodną wektora zmiany pozycji w przypadku przyspieszeniomierzy. Dodatkowo, instalacja i okablowanie czujników tego typu jest procesem czasochłonnym, i może powodować zakłócenia strukturalne i aerodynamiczne. W pracy zawarto także wyniki przykładowych badań w lotnictwie. Należy jednak podkreślić, że metoda IPCT może być z powodzeniem stosowana do pomiaru statycznych i dynamicznych odkształceń innych obiektów, takich jak maszyny, pojazdy, budynki czy mosty.