導讀：據aerospacetestinginternational網站2月2日報道，Arnold Engineering Development Complex和MetroLaser公司的工程師們(men) 正在美國阿諾德空軍(jun) 基地正在使用一種新型激光測量係統來測試發動機排氣的氣體(ti) 速度，並幫助找到降低飛機噪音的方法。

測量中采用的美國GE公司J85發動機

2021年11月，MetroLaser公司的一個(ge) 團隊使用了由田納西州阿諾德空軍(jun) 基地附近的田納西大學航天研究所推進研究設施 (PRF) 的阿諾德工程開發中心 (AEDC) 維護的J85發動機試驗台，研究其三分量平麵多普勒測速儀(yi) (PDV)，一種能夠對發動機排氣中的氣體(ti) 速度進行光學、非侵入式測量的係統。

MetroLaser公司、美國海軍(jun) 和阿諾德工程開發中心AEDC合作開展了其他幾個(ge) 項目，這幫助他們(men) 決(jue) 定將田納西大學航天研究所推進研究設施用於(yu) 這項特定研究。

美國海軍(jun) 機械工程師兼 MetroLaser 公司技術聯絡員大衛·梅（David Mayo）表示：“推進研究設施的發動機試驗台對於(yu) MetroLaser SBIR 計劃的成功至關(guan) 重要，PRF的工程師和工作人員為(wei) MetroLaser公司的PDV技術的驗證測試提供了重要支持。”

儀(yi) 器和診斷專(zhuan) 家羅伯特-霍華德（Robert Howard）指出，MetroLaser公司和海軍(jun) 都知道田納西大學航天研究所推進研究設施將是“在全尺寸渦輪發動機上展示這種測量技術的絕佳、低成本的機會(hui) ”。

他補充說，海軍(jun) 對PDV的興(xing) 趣源於(yu) 需要了解航空發動機排氣中的速度分布，這是製定減少飛機噪音戰略的關(guan) 鍵。

“需要進行測量以與(yu) 發動機排氣流場模型進行比較，”霍華德說。“目前的測量方法涉及侵入式探頭，或需要在氣流中散播粒子的光學方法。而MetroLaser公司開發的光學方法則直接依賴於(yu) 排氣中已經存在的煙塵顆粒，因此，這種測量技術在發動機支架和有翼飛機上進行速度測量時更加通用。”

MetroLaser公司的方法是使用擴展的激光束照亮排氣流場的一片區域，依靠安裝在排氣外的三個(ge) 特殊放置的攝像係統來測量散射的激光。

“然後使用專(zhuan) 門的碘過濾器來幫助辨別照射相機係統的散射激光的多普勒頻移，”霍華德說。“激光頻率的變化是由於(yu) 激光從(cong) 排氣中的高速煙塵顆粒散射而來。”

阿諾德工程開發中心的J85發動機測試運營工程師布拉德·貝舍爾（Brad Besheres）提到，2021年11月進行的測試實際上是該過程中兩(liang) 階段努力中的第2個(ge) 。

“在2020年秋季，阿諾德工程開發中心曾幫助MetroLaser公司安裝並評估了激光和攝像係統的基本性能，該係統包括PDV係統的組件，並且在發動機整個(ge) 功率範圍內(nei) 包括相對惡劣的振動聲學環境附近，一個(ge) 從(cong) 慢車到加力操作過程。”貝舍爾說。

貝舍爾進一步解釋道：“從(cong) 該測試中獲得的信息和經驗教訓被用於(yu) 設計最終演示的安裝結構，這導致了一次非常成功的測試活動，為(wei) MetroLaser公司提供了充足的數據，向他們(men) 的讚助商美國海軍(jun) 宣布PDV係統的成功演示。”

MetroLaser公司總裁湯姆-詹金斯（Tom Jenkins）表示，PDV技術之前也曾在位於(yu) 加利福尼亞(ya) 州山景城的NASA艾姆斯研究中心的AEDC國家全尺寸空氣動力學綜合體(ti) 中使用。在80x 120英尺的風洞中。該技術已被證明能夠從(cong) 單個(ge) 激光脈衝(chong) 中分辨出低至每秒2m的速度，並且適用於(yu) 超過40m的觀察範圍。

PDV係統也能成為(wei) 一種測量大型風洞設施中隨時間流動的三分量速度矢量場的方法。在風洞中組裝並安裝了一個(ge) 高質量的三攝像頭PDV係統，以允許在全尺寸轉子的動葉之間進行流場測量。

由於(yu) 使用局部激光瞄準和速度場圖像提供的空間辨別力具有獨特的優(you) 勢，PDV也可以應用於(yu) 測量固體(ti) 物體(ti) 的運動。示例包括單個(ge) 飛行路徑和多個(ge) 目標的旋轉或翻滾速度、移動機械部件的局部速度以及生物目標的運動。在測量運動路徑已知的固體(ti) 物體(ti) 的情況下，隻需一個(ge) 相機係統即可獲得沿軌跡的完整速度。