航空機の設計と製造は、世界で最も複雑で技術的に高度な分野の 1 つです。その信頼性は、主に機体構造設計、コンポーネントの組み立てプロセス、材料特性、主要コンポーネントの品質管理によって決まります。これらの要素は、設計から製造までの業界チェーン全体のすべてのリンクに不可欠です。したがって、材料および構造力学の性能テストの結果は、飛行の安全性に直接影響します。

Revealer DIC システムは、さまざまな作業条件下での構造変形と振動の測定と検証のために航空宇宙分野で広く使用されています。従来の伸び計とひずみゲージの測定方法に代わる、高精度で非接触の視覚的な全視野測定アプローチです。このシステムは、環境試験室、風洞、疲労試験台などの試験環境に簡単に統合でき、航空機製造プロセス中の材料試験、部品検査、航空機全体の検査に変位とひずみの測定データを提供します。

風洞航空機フレキシブルスキン材料試験

高速飛行中、気体と表皮材表面の摩擦により、大量の運動エネルギーが熱エネルギーに変換され、表皮表面に伝達されます。そのため、表皮材の性能は、さまざまな迎え角、風速、温度の影響を受けます。表皮材の特性を研究する研究者は、さまざまな作業条件下でのその構造の機械的特性を早急に理解する必要があります。

研究チームは、柔軟な航空機外板の風洞試験を実施し、スイープ角 7° での航空機の翼の柔軟材料の性能に対する迎え角、風速、温度の影響を調査しました。実験では、2 台の Revealer 高速カメラを使用して、風洞内のさまざまな条件下での柔軟外板の運動状態をキャプチャしました。Revealer DIC システムを通じて、関連する変数を制御および分析し、スイープ角 7° でのさまざまな迎え角、風速、温度での翼の柔軟材料の変形と振動のデータを取得しました。モード パラメーターとモード形状情報は、ソフトウェアから直接取得されました。

風洞風荷重下における垂直尾翼モデルのフラッターに関する研究

風洞の空力負荷下では、尾翼のフラッター特性は、流入気流の迎え角、部品の接続剛性、操縦翼面の接続剛性などの要因の影響を受けます。フラッター特性の可視化研究は、特に変形と振動に関して、常に研究のホットなトピックとなっています。写真測量を通じて、風洞内の実験モデルの風力による変形と姿勢の変化を取得し、さまざまな作業条件下でのモデルの力の状態を検証します。

ある研究機関は、模擬実験中に2台の高速カメラを使用して、片持ち尾翼を備えた風洞模型のばたつき状態を撮影しました。Revealer社のPMLAB DICシステムを利用して、さまざまな風速下でのさまざまな場所（マークされたポイント）の振動とスペックル変形（C領域）を分析し、尾翼の振動モードパラメータと形状を取得しました。研究結果は、特定のタイプの航空機の開発にデータサポートを提供しました。

C/SiC複合板の高温熱座屈試験

中国の航空宇宙産業の急速な発展に伴い、新型航空機の飛行速度はますます速くなっており、その熱防護構造に対する要求も高まっています。その結果、熱構造材料の高温機械的特性は、熱防護システムと航空機構造の設計の重要な基礎となっています。デジタル画像相関（DIC）は、近年台頭してきた非接触変形測定法です。従来の変形測定法と比較して、適用範囲が広く、環境適応性が強く、操作が簡単で、測定精度が高いなどの利点があり、特に高温実験測定において独自の利点があります。

研究チームが実施したC/SiC複合材料板の高温熱座屈実験では、PMLAB DICシステムを使用して、室温から1000℃までの温度負荷時の材料表面の変形過程を観察・解析し、全視野可視化測定結果を得て、C/SiC複合材料の温度と変形の相関メカニズムを研究しました。

平面金属試験片の一軸引張（PLC効果）

航空宇宙材料の分野では、多くの合金材料が特定の荷重条件下で特殊な塑性不安定現象、すなわちライダー効果とポルテヴァン・ル・シャトリエ（PLC）効果を示します。ライダー効果は予ひずみを加えることによって抑制できますが、PLC効果は加工硬化段階で発生し、高ひずみ勾配の局所変形を引き起こして材料表面を粗くし、材料の耐用年数と機械的特性に影響を与えます。デジタル画像相関（DIC）は、可視化フルフィールド測定法として、局所変形帯の空間特性に焦点を当てています。微視的組織特性評価と時間領域分析を組み合わせることで、根本的な物理的メカニズムを明らかにし、材料のPLC効果を抑制するための理論的根拠を提供します。

研究チームは、Revealer PMLAB DIC システムを使用して、一軸張力下にある平らな金属試験片を撮影し、PLC 効果に関する研究を実施しました。その結果、第一主ひずみ空隙シーケンス曲線、検出ラインに沿った第一主ひずみ、および内部ひずみ状況の分析が得られました。増分分析は、PLC バンドの発生と動きを直感的に反映しています。

まとめ

DIC 技術は、材料試験、部品および製品検査、衝撃および動作試験から、航空宇宙エンジン、機械全体の検査、保守、メンテナンスまでの全プロセスをカバーし、航空宇宙の研究および製造の分野における重要なツールおよび手段となっています。

Revealerチームは、中国科学技術大学の張青川教授のPMLAB研究グループと連携し、新しい光学測定技術とその応用の研究開発に取り組んでいます。航空宇宙、材料科学、土木工学、車両工学などの専門分野に高精度の3次元光学測定ソリューションを提供することに重点を置いています。Revealerは、より多くの画像デジタル化アプリケーションの探求に努め、わが国の航空宇宙技術の革新と研究開発を支援し、光学測定技術分野に新たな活力を注入していきます。