隨著我們(men) 在各種應用中收集、分析和實施信息的方式不斷改進,技術也在不斷發展。例如,垂直起降飛機(-VTOL)可以垂直起飛、懸停和著陸。設計新型 VTOL 飛機(例如足以載客的全電動 eVTOL)需要在各種環境中收集大量數據並進行精確測量。傳(chuan) 感器對於(yu) 捕捉這些關(guan) 鍵測量數據至關(guan) 重要,而對於(yu) 一家正在製造可拯救生命的 eVTOL 的公司來說,MicroStrain 無線傳(chuan) 感器網絡幫助其實現了這一目標。
Beta Technologies 公司創建的 eVTOL 原型設計用於(yu) 運送人體(ti) 器官,以進行關(guan) 鍵的移植手術。Beta Technologies 是一家位於(yu) 佛蒙特州伯靈頓的創新型初創企業(ye) ,是開發 eVTOL 技術的領先企業(ye) 之一。
為(wei) 了建立一個(ge) 成功的原型,Beta 一直在尋找一種能夠監測多種條件的傳(chuan) 感器係統:溫度、振動和應變。這對於(yu) 組件台架測試和飛行分析非常必要。此外,還需要一個(ge) 慣性測量單元來精確監控俯仰、滾動、角速率、位置和速度測量。Parker LORD MicroStrain® 傳(chuan) 感器在直升機、固定翼飛機和無人機的飛行測試中有著良好的記錄,因此非常適合 Beta 的認證。
貝塔公司的原型設計預計一次充電可使重達 4000 磅的飛機飛行 150 英裏。它的設計理念是可駕駛、盡可能輕、可儲(chu) 存和轉換能量。它的翼展為(wei) 35 英尺,配備 8 個(ge) 75 千瓦的發動機,用於(yu) 起飛和著陸。為(wei) 了實現飛行,在升空和垂直起飛時,發動機帶動四個(ge) 反向旋轉的螺旋槳旋轉。達到適當高度後,螺旋槳傾(qing) 斜,飛機轉入常規飛行模式。所有這些都由兩(liang) 個(ge) 124 千瓦時的鋰離子電池組提供動力。在美國聯邦航空局批準的 180 多次試飛中,原型機的最高速度達到 72 節,最大飛行高度為(wei) 100 英尺。
為(wei) 了應對原型機數據監控方麵的挑戰,MicroStrain 傳(chuan) 感器被應用於(yu) 整個(ge) 原型機。采用的主要傳(chuan) 感器包括 G-Link-200 是一種堅固耐用的 IP-67 無線加速度計;V-Link-200 是一種 8 通道模擬輸入節點;TC-Link-200 是一種 12 通道無線熱電偶節點;WSDA-2000 無線網關(guan) ;3DM-GX5 是一種輕型、高度複雜的 GNSS/INS 輔助 AHRS。
為(wei) 了監測原型機的飛行控製和飛行特性,MicroStrain 提供了三個(ge) GX5-25 慣性傳(chuan) 感器,用於(yu) 獲取俯仰、滾轉和角速度值。三個(ge) 傳(chuan) 感器的使用為(wei) 飛行控製回路提供了必要的冗餘(yu) 。傳(chuan) 感器數據輸入飛行計算機,然後由計算機控製八個(ge) 螺旋槳發動機。監測僅(jin) 在懸停模式下進行。這些數據以及慣性傳(chuan) 感器的其他輸出(如位置和速度)也會(hui) 記錄到 SD 卡和機載計算機中。飛機的黑匣子飛行指標也會(hui) 被記錄下來。
MicroStrain 的傳(chuan) 感器還用於(yu) 測量試驗台上的螺旋槳推力、振動、應變和負載特性。為(wei) 此,在螺旋槳支架上安裝了一個(ge) 稱重傳(chuan) 感器,以測量螺旋槳速度範圍內(nei) 的向上提升載荷,並在螺旋槳支架上安裝了兩(liang) 個(ge) 加速度計,以測量振動。這使 Beta 能夠了解使用不同螺旋槳設計的螺旋槳在不同速度下的平衡特性。
為(wei) 了測量轉速,使用了轉速計。這也使他們(men) 能夠使用振動傳(chuan) 感器生成同步 FFT 圖,因為(wei) 加速度計信號可以與(yu) 螺旋槳葉片的相位相關(guan) 聯。
為(wei) 了幫助 Beta 測量離心載荷和彎曲產(chan) 生的應變,在轉速高達 1200 RPM 和載荷為(wei) 10k - 20k 磅的情況下,在螺旋槳葉片的上下表麵安裝了十個(ge) 或更多應變計。MicroStrain 的 V-Link-200 用於(yu) 在同步采樣模式下以高采樣率進行測量。
為(wei) 了測試機身的靜載荷,在機身結構上安裝了應變計。液壓泵引用在線稱重傳(chuan) 感器對結構的關(guan) 鍵點進行加載。應變計和稱重傳(chuan) 感器
使用 MicroStrain 的 V-Link-200 以低采樣率進行測量。
在 Beta 原型機的設計中,總重量達 1500 磅的圓柱形鋰離子電池在整個(ge) 飛機上分為(wei) 六組。由於(yu) 鋰離子電池存在熱失控風險,在溫度達到 70°C 左右時就會(hui) 引發火災,因此對其進行監控非常重要。貝塔公司通過將溫度探針插入電池組組件來監測電池溫度。這是在持續懸停功率達到約 500 千瓦的峰值之前和期間進行的。為(wei) 了實時監控和傳(chuan) 輸傳(chuan) 感器數據,使用了兩(liang) 個(ge) MicroStrain TC-Link-200 節點。
為(wei) 了監測空氣動力引起的振動並檢測共振頻率,我們(men) 使用了 MicroStrain 的 G-Link-200 無線加速度計,並采用了較高的采樣率。
MicroStrain 傳(chuan) 感器組合為(wei) Beta 的原型飛機提供了關(guan) 鍵的測試和測量設計數據。事實證明,對飛機進行充分監測麵臨(lin) 許多挑戰,包括附近的其他高功率射頻設備以及難以監測旋轉部件等位置。盡管如此,MicroStrain 傳(chuan) 感器還是為(wei) Beta 提供了繼續改進原型機所需的反饋。
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