3、无人机机翼变形监测与民用飞机机身开口区强度设计研究

无人机机翼变形监测与民用飞机机身开口区强度设计研究

在航空领域，无人机机翼变形监测和民用飞机机身开口区强度设计是两个重要的研究方向。无人机机翼变形监测有助于了解机翼在不同工况下的动态变化，为民用飞机机身开口区强度设计则关系到飞机结构的完整性和安全性。

无人机机翼变形监测

传统的机翼形状获取方法存在一定局限性，如使用激光跟踪仪或激光测距仪测量大量离散点的三维坐标，速度慢且无法满足实时性要求，仅适用于静态测量环境。而基于光纤布拉格光栅（FBG）的测量方法则具有诸多优势。

FBG 测量方法主要是利用 FBG 构建分布式传感器网络，铺设在待测结构表面。通过检测离散点的应变信息，并结合三维重建算法，最终得到待测结构的变形情况。与传统检测方法相比，FBG 具有高灵敏度、体积小、质量轻、抗电磁干扰、易于构建分布式网络等优点，能够主动检测机翼形状，不受光照、小空间以及被测物体运动姿态变化等因素的限制。随着光纤布拉格光栅复用技术和植入技术的发展，它在无人机机翼变形监测领域具有巨大的发展潜力。

FBG 传感原理

FBG 传感器是近几十年发展起来的新型传感器。其基本工作原理是：通过宽带光源向 FBG 传感器发射一束宽带光，当宽带光通过光纤纤芯时，光栅区域的一部分光会被反射。通过 FBG 解调器可以接收并分析这部分反射光谱，这部分光谱是应变和变形监测领域的核心。当光纤布拉格光栅粘结结构的温度或形状发生变化时，会产生应变，导致光纤布拉格光栅传感器光栅区域的折射率发生变化，进而使光纤布拉格光栅解调器接收到的反射波长发生改变。

当 FBG 传感器处于自由状态时，反射波长为：
$\lambda_b = 2n_{eff}\Lambda$ <