[发明专利]一种适用于柔性蒙皮形状重构的方法

说明书

本发明提供一种适用于柔性蒙皮形状重构的方法，该方法利用传感点提供的几何信息建立数学模型，应用微分学思想，借助运动坐标系的概念解算出不同传感点的位置坐标，并采用线性插值的方法对不同传感点之间进行位置插值，实现柔性蒙皮结构的重建。

技术领域

本发明属于光纤器件领域，特别涉及一种适用于柔性蒙皮形状重构的方法。

背景技术

随着航空航天科技的发展，对先进飞行器的应用需求也越来越高。自适应，高机动性能，隐身性能以及优良的飞行效率的飞行器是目前世界发达国家不断研究探索的方向。变形机翼技术由于其连续性，大尺度，多维度的变形得到了广泛的关注。变形机翼的柔性蒙皮的形状将直接影响飞行器的气动特性。因此，实时有效的柔性蒙皮监测技术能够保证变形机翼的变体形状和位置精度，从而提高飞行器高空飞行状态下的机动性，稳定性和安全性。

柔性蒙皮即为柔性表层结构。由于光纤具有体积小，重量轻，响应速度快和灵敏度高等优点，可将光纤光栅传感器植入变形机翼的柔性蒙皮中，实现多点多路分布式测量系统，快速感知柔性蒙皮变形产生的应变和位移等物理量信息，从而实现对高速飞行器变形机翼的实时监测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种适用于柔性蒙皮形状重构的方法，将光纤光栅传感器植入变形机翼的柔性蒙皮中，实现多点多路分布式测量系统，快速感知柔性蒙皮变形产生的应变和位移等物理量信息，从而实现对高速飞行器变形机翼的实时监测，增加装置的适用性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种适用于柔性蒙皮形状重构的方法，所述方法包括以下步骤：步骤a、将光纤光栅传感器通过弹性密封剂封装在蒙皮表面，使得各个传感点之间的距离相等；步骤b、耦合器接口分别连接所述光纤光栅传感器、宽带光源和光谱仪；所述耦合器另一接口连接解调仪，所述解调仪另一端连接上位机重构软件；步骤c、所述蒙皮表面发生弯曲，所述光纤光栅传感器中心波长发生漂移，通过所述解调仪计算出所述光纤光栅传感器特定曲率下的中心波长漂移量；步骤d、所述解调仪一组中心波长漂移量数据输入到所述上位机重构软件，所述上位机重构软件生成截面重构曲线；步骤e、通过运动坐标系原理，旋转矩阵建立各个坐标系的联系。最终得到所有所述传感点的绝对坐标位置信息，并通过插值的方法拟合出整个曲面变化的模型，实现变形机翼柔性智能蒙皮的重构和可视化。

优选的，所述传感点记为O₁、O₂和O₃，且O₁O₂＝O₂O₃＝L，在坐标系X₁-Z₁中，O₁(0,0)，根据几何关系可以得出O₂在坐标系X₁-Z₁中为(1/K，sinθ₁/K)，并记作(x₁,z₁)，其中，K表示曲率，θ₁表示直角坐标系X₂-Z₂旋转到X₁-Z₁的旋转角；O₃在直角坐标系X₁-Z₁中的坐标(x₂,z₂)可如下所示：

其中，(x₂’,z₂’)表示O₃在直角坐标系X₂-Z₂中的坐标。

优选的，所述弹性密封剂为GD414，所述弹性密封剂厚度≤1mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：