항공기 설계 및 제조는 세계에서 가장 복잡하고 기술적으로 진보된 분야 중 하나입니다. 그 신뢰성은 주로 동체 구조 설계, 구성 요소 조립 프로세스, 재료 특성 및 핵심 구성 요소의 품질 관리에 달려 있습니다. 이러한 요소는 설계에서 제조에 이르기까지 전체 산업 체인의 모든 링크에 필수적입니다. 따라서 재료 및 구조 역학 성능 테스트의 결과는 비행 안전에 직접적인 영향을 미칩니다.
Revealer DIC 시스템은 다양한 작업 조건에서 구조적 변형 및 진동을 측정하고 검증하기 위해 항공우주 분야에서 널리 사용됩니다. 기존의 익스텐소미터 및 스트레인 게이지 측정 방법을 고정밀, 비접촉, 시각적 전체 필드 측정 방식으로 대체합니다. 이 시스템은 환경 테스트 챔버, 풍동, 피로 테스트 벤치와 같은 테스트 환경에 편리하게 통합되어 항공기 제조 공정 중 재료 테스트, 구성 요소 검사 및 전체 항공기 검사를 위한 변위 및 스트레인 측정 데이터를 제공할 수 있습니다.
풍동 항공기 유연 스킨 소재 시험
고속 비행 중 가스와 스킨 소재 표면 사이의 마찰로 인해 많은 양의 운동 에너지가 열 에너지로 변환되어 스킨 표면으로 전달됩니다. 따라서 스킨 소재의 성능은 다양한 공격 각도, 풍속 및 온도의 영향을 받습니다. 스킨 소재의 특성을 연구하는 연구자는 다양한 작업 조건에서 구조의 기계적 특성을 시급히 이해해야 합니다.
연구팀은 7°의 스윕 각도에서 항공기 날개에 대한 유연한 재료의 성능에 대한 공격 각도, 풍속 및 온도의 영향을 연구하기 위해 유연한 항공기 스킨에 대한 풍동 시험을 수행했습니다. 이 실험은 두 대의 Revealer 고속 카메라를 사용하여 풍동에서 다양한 조건에서 유연한 스킨의 동작 상태를 포착했습니다. Revealer DIC 시스템을 통해 관련 변수를 제어하고 분석하여 7°의 스윕 각도에서 다양한 공격 각도, 풍속 및 온도에서 날개의 유연한 재료의 변형 및 진동 데이터를 얻었습니다. 모달 매개변수와 모드 형상 정보는 소프트웨어에서 직접 얻었습니다.
풍동 풍하중 하에서 수직 꼬리 모델의 플러터에 관한 연구
풍동 공기역학적 하중 하에서 꼬리 날개의 플러터 특성은 유입 흐름 공격 각도, 구성 요소 연결 강성 및 제어 표면 연결 강성과 같은 요인의 영향을 받습니다. 플러터 특성에 대한 시각화 연구는 항상 연구의 핫 토픽이었으며, 특히 변형 및 진동에 대한 연구였습니다. 사진 측량법을 통해 풍동에서 풍력에 의한 실험 모델의 변형 및 자세 변화를 얻어 다양한 작업 조건에서 모델의 힘 상태를 검증합니다.
어떤 기관은 시뮬레이션 실험에서 두 대의 고속 카메라를 사용하여 캔틸레버 꼬리가 있는 풍동 모델의 펄럭이는 조건을 포착했습니다. Revealer의 PMLAB DIC 시스템을 활용하여 다양한 풍속에서 다른 위치(표시된 지점)의 진동과 반점 변형(C 영역)을 분석하여 꼬리 지느러미의 진동 모드 매개변수와 모양을 얻었습니다. 연구 결과는 특정 유형의 항공기 개발을 위한 데이터 지원을 제공했습니다.
C/SiC 복합판의 고온 열 좌굴 시험
중국 항공우주 산업의 급속한 발전으로 새로운 항공기의 비행 속도가 점점 더 빨라지고 있습니다. 이로 인해 열 보호 구조에 대한 요구 사항이 높아졌습니다. 결과적으로 열 구조 재료의 고온 기계적 특성은 열 보호 시스템 및 항공기 구조 설계의 중요한 기초가 되었습니다. 디지털 이미지 상관 관계(DIC)는 최근 몇 년 동안 부상하고 있는 비접촉 변형 측정 방법입니다. 기존의 변형 측정 방법과 비교할 때 광범위한 적용 범위, 강력한 환경 적응성, 간단한 작동 및 높은 측정 정확도의 장점이 있습니다. 특히 고온 실험 측정에서 고유한 장점이 있습니다.
연구팀이 수행한 C/SiC 복합소재 판의 고온 열 좌굴 실험에서 PMLAB DIC 시스템을 사용하여 실온에서 1000도 셀시우스까지 온도를 가하면서 소재 표면의 변형 과정을 관찰하고 분석했습니다. 전체 시야 시각화 측정 결과를 얻었고, C/SiC 복합소재의 온도와 변형 간의 상관 메커니즘을 연구했습니다.
평면 금속 시편 단축 인장 (PLC 효과)
항공우주 재료 분야에서 많은 합금 재료는 특정 하중 조건 하에서 특별한 소성 불안정 현상, 즉 라이더 효과와 포르테뱅-르 샤틀리에(PLC) 효과를 보입니다. 라이더 효과는 사전 변형을 적용하여 억제할 수 있는 반면 PLC 효과는 가공 경화 단계에서 발생하여 재료 표면을 거칠게 하는 높은 변형률 구배 국부 변형을 초래하여 재료의 서비스 수명과 기계적 특성에 영향을 미칩니다. 시각화 전체 필드 측정 방법인 디지털 이미지 상관 관계(DIC)는 국부 변형 대역의 공간적 특성에 초점을 맞춥니다. 미시적 조직 특성화 및 시간 영역 분석과 결합하여 기본 물리적 메커니즘을 밝혀내어 재료에서 PLC 효과를 억제하기 위한 이론적 근거를 제공합니다.
연구팀은 Revealer PMLAB DIC 시스템을 사용하여 일축 인장 하에서 평평한 금속 시험편을 촬영하여 PLC 효과에 대한 연구를 수행했습니다. 이를 통해 첫 번째 주 변형률 공극 시퀀스 곡선, 검출 선을 따른 첫 번째 주 변형률 및 내부 변형률 상황 분석을 얻을 수 있었습니다. 증분 분석은 PLC 대역의 발생 및 이동을 직관적으로 반영합니다.
요약
DIC 기술은 재료 시험, 부품 및 제품 검사, 충격 및 운동 시험에서 항공우주 엔진, 전체 기계 검사, 유지 보수 및 보수에 이르기까지 전체 프로세스를 포괄하여 항공우주 연구 및 제조 분야에서 중요한 도구이자 수단이 되었습니다.
Revealer 팀은 중국과학기술대학의 Zhang Qingchuan 교수의 PMLAB 연구 그룹과 협력하여 새로운 광학 측정 기술과 그 응용 분야의 연구 개발에 전념하고 있습니다. 그들은 항공우주, 재료 과학, 토목 공학, 차량 공학과 같은 전문 분야에 고정밀 3차원 광학 측정 솔루션을 제공하는 데 중점을 두고 있습니다. Revealer는 또한 더 많은 이미지 디지털화 응용 프로그램을 탐색하고, 우리나라의 항공우주 기술의 혁신과 연구 개발을 지원하며, 광학 측정 기술 분야에 새로운 활력을 불어넣기 위해 계속 노력할 것입니다.
