航空航天技術(shù)是最為活躍的高科技領(lǐng)域之一，它涉及到航空器和航天器的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和維護(hù)等工程學(xué)科。航空航天飛行器的可靠性與機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料力學(xué)性能、關(guān)鍵部件質(zhì)量把控等密切相關(guān)，材料和結(jié)構(gòu)力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果直接影響著飛航安全。
新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)是一種非接觸式、高精度、可視化全場(chǎng)測(cè)量方案，在航空航天領(lǐng)域，可用于材料和零部件在極端服役環(huán)境下的全場(chǎng)應(yīng)變和變形分析，結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位移、速度和加速度等軌跡跟蹤和分析，并可方便地整合到環(huán)境測(cè)試箱、風(fēng)洞、疲勞測(cè)試臺(tái)等試驗(yàn)環(huán)境，提供豐富的測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果。
DIC技術(shù)在航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用
飛機(jī)航行中機(jī)翼變形DIC測(cè)量
大型飛機(jī)采用大展弦比和柔性機(jī)翼設(shè)計(jì),空中飛行時(shí)機(jī)翼變形很大，飛行姿態(tài)多樣使得機(jī)翼承受荷載具有復(fù)雜性，機(jī)翼的變形量是否在彈性安全允許范圍之內(nèi)，直接關(guān)系到氣動(dòng)性和飛行安全。如何方便快捷、精確地測(cè)量空中飛行時(shí)大型飛機(jī)機(jī)翼的三維動(dòng)態(tài)變形數(shù)據(jù)尤為關(guān)鍵。
某單位科研團(tuán)隊(duì)為了研究大型飛機(jī)在飛行過(guò)程中機(jī)翼大撓度變形檢測(cè)難題，采用新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，利用布置在飛機(jī)上的多組DIC工業(yè)相機(jī)，拍攝飛機(jī)空中飛行時(shí)機(jī)翼的變形視頻圖像，通過(guò)空中飛行環(huán)境下對(duì)氣流、光線(xiàn)、振動(dòng)、拍攝傾斜角等的各種抗干擾和補(bǔ)償方法，DIC軟件高精度地解算出大視場(chǎng)下機(jī)翼三維全場(chǎng)動(dòng)態(tài)變形和應(yīng)變數(shù)據(jù)，為大型飛機(jī)的研制和生產(chǎn)提供真實(shí)的空中飛行數(shù)據(jù)。
直升機(jī)旋翼運(yùn)動(dòng)參數(shù)DIC測(cè)量
直升機(jī)旋翼槳葉承載量大，當(dāng)槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)和變形情況會(huì)對(duì)飛行安全和氣動(dòng)力造成影響。傳統(tǒng)傳感器及視覺(jué)測(cè)量方法，難以對(duì)復(fù)雜工況下機(jī)翼運(yùn)動(dòng)參數(shù)及變形進(jìn)行測(cè)量，這些方法依賴(lài)標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，而在復(fù)雜工況及大尺寸測(cè)量時(shí)難以標(biāo)定，且易因測(cè)量誤差大導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。
某單位科研團(tuán)隊(duì)為了研究旋翼在飛行過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)與全場(chǎng)變形，分析掠角、攻角、風(fēng)速、速度對(duì)機(jī)翼性能的影響，進(jìn)行了直升機(jī)旋翼飛行狀態(tài)下的模擬測(cè)試實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)搭配兩臺(tái)高速相機(jī)，拍攝旋翼在不同工況下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)大視場(chǎng)三維坐標(biāo)的精確重建， DIC軟件控制相關(guān)變量分析獲得旋翼全場(chǎng)變形、運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)信息。
風(fēng)洞模型運(yùn)動(dòng)參數(shù)DIC測(cè)量
飛行器在風(fēng)洞風(fēng)力載荷下，測(cè)量模型的變攻角、姿勢(shì)角及來(lái)流迎角、部件連接剛度、操縱面連接剛度等因素都會(huì)對(duì)顫振特性產(chǎn)生影響。通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)模型變形和振動(dòng)進(jìn)行研究，通過(guò)DIC非接觸式光學(xué)測(cè)量方式，獲得實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮陲L(fēng)洞試驗(yàn)中的變形和姿態(tài)變化，從而驗(yàn)證被測(cè)模型在不同工況下的受力狀態(tài)。
某單位在風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)中，采用兩臺(tái)高速相機(jī)拍攝風(fēng)洞風(fēng)載下機(jī)翼模型的位移姿態(tài)及震顫情況，通過(guò)新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，分析不同風(fēng)速下各個(gè)位置（標(biāo)記點(diǎn)）的振動(dòng)和散斑的變形狀態(tài)，獲得該模型的全場(chǎng)變形、姿態(tài)軌跡變化和振動(dòng)特性，研究結(jié)果可驗(yàn)證有限元模擬，為飛機(jī)的研制提供數(shù)據(jù)支撐。
合金片高溫變形DIC測(cè)量
新型飛行器的航行速度越來(lái)越快，對(duì)熱防護(hù)材料和結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，材料高溫力學(xué)性能成為熱防護(hù)系統(tǒng)與飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。數(shù)字圖像相關(guān)法（DIC）具有非接觸式測(cè)量、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單和測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，尤其是在高溫實(shí)驗(yàn)應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)凸顯。
某單位科研團(tuán)隊(duì)在合金高溫?zé)彷d荷變形實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)與紅外相機(jī)溫度數(shù)據(jù)同步與標(biāo)定，觀察并分析高溫環(huán)境下材料表面變形過(guò)程，獲得溫度場(chǎng)與應(yīng)變場(chǎng)耦合可視化測(cè)量結(jié)果，研究合金材料溫度與變形的關(guān)聯(lián)機(jī)理。
鉚接件失效機(jī)理DIC分析
復(fù)合材料結(jié)構(gòu)采用鉚接對(duì)于飛機(jī)減重、控制制造成本具有積極作用，但復(fù)合材料鉚接易產(chǎn)生損傷，限制了其在關(guān)鍵連接部位應(yīng)用。如何抑制復(fù)合材料鉚接損傷、提升鉚接連接性能，以及對(duì)于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，鉚接能否代替螺栓連接成為設(shè)計(jì)人員關(guān)切的問(wèn)題。
某單位通過(guò)新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，拍攝航空鉚接試件單軸拉伸，通過(guò)對(duì)變形過(guò)程中散斑的追蹤與關(guān)聯(lián)來(lái)獲得構(gòu)件的全場(chǎng)應(yīng)變與形變數(shù)據(jù)。測(cè)試數(shù)據(jù)有助于識(shí)別鉚接件潛在的薄弱環(huán)節(jié)，可能出現(xiàn)的失效位置。此外，通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行不斷的迭代優(yōu)化，提升鉚接結(jié)構(gòu)的性能。
材料疲勞裂紋擴(kuò)展DIC測(cè)量
航空航天器材料在飛行過(guò)程中經(jīng)歷了復(fù)雜的載荷變化，疲勞性能的好壞直接影響著航空航天器材料的可靠性和安全性。因此，對(duì)航空航天器材料的疲勞性能進(jìn)行分析和優(yōu)化，能夠有效延長(zhǎng)材料的使用壽命，提高航空航天器件的安全性和可靠性。
某單位科研團(tuán)隊(duì)在復(fù)合材料疲勞循環(huán)加載實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)鎖相環(huán)功能，自定義采集波峰波谷、采集頻率，觀察并分析疲勞加載過(guò)程全場(chǎng)變形、損傷、裂紋萌生表面變化過(guò)程，獲得全場(chǎng)可視化測(cè)量結(jié)果，獲取材料的疲勞極限、疲勞強(qiáng)度等性能參數(shù)。