ΔΟΚΙΜΕΣ ΣΕ UAV
Δοκιμές σε UAV
Εργαστηριακές δοκιμές και υποστήριξη προσομοιώσεων για πρωτότυπα μη επανδρωμένα αεροσκάφη θαλάσσιων εφαρμογών
Το MD-Lab υποστήριξε την A.S. Prote Maritime Ltd με ένα ολοκληρωμένο πακέτο εργαστηριακών δοκιμών και προσομοιώσεων για πρωτότυπα UAV. Το έργο κάλυψε την προετοιμασία των πρωτοτύπων, στατικές δοκιμές, δυναμικές μετρήσεις ταλαντώσεων, επεξεργασία μετρήσεων, αντίστροφο σχεδιασμό και αεροδυναμικές προσομοιώσεις, συνδέοντας τα πειραματικά δεδομένα με την αριθμητική προσομοίωση.
Σκοπός τού εργου και συμβολή του Εργαστηρίου
Το έργο απαιτούσε μια μεθοδική πορεία επαλήθευσης για πρωτότυπα μη επανδρωμένων αεροσκαφών με διαφορετικές δομικές και αεροδυναμικές διαμορφώσεις. Το MD-Lab παρέλαβε πρωτότυπο εξοπλισμό και επιμέρους εξαρτήματα, τα προετοίμασε για εργαστηριακές μετρήσεις και σχεδίασε δοκιμές που αναπαριστούν ρεαλιστικές στατικές, δυναμικές και αεροδυναμικές καταπονήσεις.
Η εργαστηριακή διαδικασία συνδυάστηκε με υπολογιστική ανάλυση. Οι μετρήσεις παρείχαν τεκμηριωμένα δεδομένα απόκρισης, ενώ τα μοντέλα πεπερασμένων στοιχείων και CFD βοήθησαν στην ερμηνεία της συμπεριφοράς των πρωτοτύπων και στη συνολική μηχανολογική αξιολόγηση.
Στατικές και δυναμικές δοκιμές
Το MD-Lab υλοποίησε μια ενιαία ροή φυσικών δοκιμών και υπολογιστικής επαλήθευσης. Οι στατικές δοκιμές εστίασαν σε αντιπροσωπευτικά τμήματα και θραύσματα πρωτοτύπων, με διατάξεις που επέτρεψαν την αξιολόγηση της δομικής συμπεριφοράς και της ποιότητας κατασκευής.
Οι δυναμικές δοκιμές πραγματοποιήθηκαν με τον ηλεκτρομαγνητικό διεγέρτη DERRITRON και ειδικές διατάξεις συγκράτησης για ελεγχόμενη διέγερση συναρμολογημάτων πρωτοτύπων. Η μεθοδολογία περιλάμβανε σαρώσεις συχνοτήτων, δοκιμές κρουστικής απόκρισης, μετρήσεις με επιταχυνσιόμετρα, μετρήσεις με laser και ανάλυση FFT σε LabVIEW και MATLAB. Αναλύσεις αρμονικής απόκρισης και ιδιομορφών με πεπερασμένα στοιχεία λειτούργησαν ως αριθμητικό ανάλογο των εργαστηριακών μετρήσεων.
Μετρήσεις και επεξεργασία δεδομένων
Η αλυσίδα των μετρήσεων συνέδεσε την ελεγχόμενη διέγερση, τη συλλογή σημάτων από αισθητήρες και την επαναλήψιμη μετεπεξεργασία. Το MD-Lab χρησιμοποίησε κάρτα συλλογής δεδομένων NI USB-6211, περιβάλλοντα LabVIEW, κώδικα επεξεργασίας σε MATLAB και laser Doppler vibrometry, ώστε οι μετρήσεις να βασίζονται σε ιχνηλάσιμα σήματα και όχι μόνο σε οπτική αξιολόγηση.
Με τον τρόπο αυτό, τα ακατέργαστα χρονικά σήματα μετατρέπονταν με συνέπεια σε ερμηνεύσιμη πληροφορία στο πεδίο της συχνότητας. Η επαναλήψιμη συγκράτηση, οι ελεγχόμενες διαδρομές μέτρησης και η δομημένη μετεπεξεργασία κατέστησαν τα πειραματικά δεδομένα κατάλληλα για αντιπαραβολή με τα υπολογιστικά μοντέλα.
Προετοιμασία γεωμετρίας για αεροδυναμικές δοκιμές
Για να αξιοποιηθούν αξιόπιστα οι αεροδυναμικές προσομοιώσεις, η γεωμετρία του UAV έπρεπε πρώτα να αποτυπωθεί και να απλοποιηθεί με ελεγχόμενο τρόπο. Το MD-Lab υποστήριξε τη διαδικασία αντίστροφου σχεδιασμού με δεδομένα από μηχανή μέτρησης συντεταγμένων και επεξεργασία στο GeoMagic Design, ώστε οι αεροδυναμικές επιφάνειες να αναπαρασταθούν με επαρκή πιστότητα για πλεγματοποίηση και ανάλυση.
Υποστήριξη CFD και αεροδυναμικών προσομοιώσεων
Το MD-Lab υποστήριξε την αεροδυναμική αξιολόγηση με ημι-αναλυτικές μελέτες και προσομοιώσεις CFD, από το XFLR5 και την προετοιμασία γεωμετρίας στο ANSYS Workbench έως τη δημιουργία πλέγματος και την επίλυση στο ANSYS Fluent. Οι προσομοιώσεις μοντελοποίησαν τον περιβάλλοντα αέρα με κατάλληλες οριακές συνθήκες και μοντέλα τύρβης για τις γεωμετρίες των UAV.
Οι εικόνες που ακολουθούν παρουσιάζουν αντιπροσωπευτικά αποτελέσματα CFD από τη διαδικασία αεροδυναμικής ανάλυσης, όπως πεδία πίεσης και γραμμές ροής. Σε συνδυασμό με τις εργαστηριακές μετρήσεις, οι προσομοιώσεις βοήθησαν στην κατανόηση της απόκρισης των πρωτοτύπων σε συνθήκες σχετικές με την πτήση.
