Einfallsreichtumsprüfstand und stroboskopischer Blitz

Wenn Sie die Rotoren mit sehr kurzen, sehr hellen Lichtblitzen beleuchten, können Sie eine Kamera mit einer viel längeren Belichtung verwenden, die geeignet mit den Stroboskopblitzen synchronisiert ist, um Bilder von ihnen aufzunehmen, und sie erscheinen stationär. So können Sie sich ein gutes Bild davon machen, welche Verformungen die Schaufeln erfahren. Dies ist eine gängige Technik zum Betrachten rotierender Systeme jeglicher Art, bei denen Sie ein gutes Verständnis dafür bekommen möchten, was passiert.

Es ist technisch viel einfacher und billiger, sehr kurze, sehr helle Lichtblitze zu machen, als Kamerasysteme zu bauen, die sehr, sehr kurze Belichtungen machen (die auf jeden Fall eine enorm helle Lichtquelle erfordern), und wenn Sie eine haben Setup, wo Sie das bequem tun können, dann ist es im Allgemeinen eine bessere Lösung.

Sie möchten die Lichtblitze aus zwei Gründen mit der Rotation synchronisieren. Erstens werden Sie sehr daran interessiert sein, was mit den Klingen in ganz bestimmten Winkeln passiert, z. B. wenn die Klingen übereinander laufen, wenn sie im rechten Winkel zueinander stehen, wenn sie über Teile der Fahrzeugkarosserie laufen und so weiter An. Zweitens können Sie durch synchrones Betreiben des Blitzes mit den Rotoren aufeinanderfolgende Durchgänge der Blätter durch dieselbe Position filmen und so langsamere Änderungen an ihnen erfassen: Beispielsweise können periodische Verformungen auftreten, die bei Vielfachen der Rotationsperiode auftreten, oder Verformungen, die langsamer als die Rotationsperiode, aber nicht damit synchronisiert sind, beispielsweise abhängig von der Länge der Schaufeln, wenn Verformungswellen verschiedener Art an ihnen auf und ab gehen und so weiter.

Beachten Sie, dass diese langsameren Änderungen aus mindestens zwei Gründen auch dann auftreten können, wenn die Schaufeln charakteristische Frequenzen haben, die viel höher als die Rotationsgeschwindigkeit sind.

Erstens besteht das System nicht nur aus der Klinge: Es besteht aus der Klinge, der Welle, den Lagern, in denen die Welle läuft, dem Motor und der Verbindung zwischen Welle und Klinge. Dieses Gelenk kann sich beispielsweise unter verschiedenen Belastungen verformen und am Ende Spiel darin haben (hoffentlich nicht, dass ich mir das vorstelle, aber deshalb experimentieren Sie). In jedem Fall könnten die mit diesem ganzen System verbundenen Resonanzen sehr kompliziert sein und sich unter Last erheblich ändern.

Zweitens, selbst wenn das Blatt charakteristische Frequenzen hat, die viel höher als die Rotationsfrequenz sind, können immer noch Schwebungsfrequenzen vorhanden sein: wenn das Blatt eine gewisse charakteristische Frequenz hat$f_B$und die Rotationsfrequenz ist$f_R$Dann$f_B - n f_R$ist eine mögliche Schwebungsfrequenz für alle$n \in \mathbb{N^+}$. Da das System wahrscheinlich ziemlich nichtlinear sein wird, können diese Schwebungsfrequenzen reale Dinge sein, und Sie möchten wissen, ob sie von Bedeutung sind.

Wenn Sie den Blitz schließlich etwas schneller oder langsamer als die Rotationsperiode laufen lassen, können Sie damit im Wesentlichen Filme der sich in Zeitlupe drehenden Rotorblätter machen, die Sie dann betrachten können, um zu sehen, ob interessante Dinge passieren.

Etwas, das ich in einer früheren Version dieser Antwort vergessen habe, ist, dass eines der sehr interessanten Dinge, die man sich ansehen sollte, die Pitch-Steuerung der Blätter ist, insbesondere die zyklische Pitch-Steuerung.

Ergänzende Antwort:

Fragen wir uns

• Wie kommt Ingenuity voran?
• Wie steuert Ingenuity?

Dann antworte:

• Auf die gleiche Weise wie ein normaler Landhubschrauber und nicht auf die gleiche Weise wie ein Quadrocopter. Aus dieser (erschreckend gründlichen) Antwort auf Warum hat die Ingenuity-Drohne 2 koaxiale Rotoren, keinen Quad-Rotor :

Die Funktionsweise eines Hubschraubers (und die Funktionsweise von Ingenuity, wie Sie sehen können, wenn Sie sich das 3D-Modell der NASA ansehen , besteht darin, dass die Steigung der Rotoren dynamisch angepasst wird, um den Auftrieb zu steuern (und auch um Vorwärtsbewegung zu erzeugen &c), während die Winkelgeschwindigkeit der Schaufeln mehr oder weniger konstant bleibt.

Er läuft mit etwa 2400 Umdrehungen pro Minute oder 40 Umdrehungen pro Sekunde, und wenn er eine seitliche Kraft haben möchte, schwingt die Steigung der Rotoren mit 40 Hz, sodass auf der einen Seite mehr und auf der anderen weniger Auftrieb entsteht, genau wie bei einem Hubschrauber scheint sich "nach vorne zu lehnen", bevor es beginnt, sich vorwärts zu bewegen. Das Neigen nimmt einen Teil des Aufwärtsschubs und leitet ihn nach vorne.

Um zu überprüfen, ob sich die Tonhöhe während einer vollständigen 25-Millisekunden-Reise um die Nabe reibungslos und korrekt ändert und eine gute Tiefenschärfe und keine Unschärfe erzielt wird, müssen sie also zusätzlich zur Überprüfung auf Vibrationen sowohl mit sehr hellem als auch mit sehr hellem Licht fotografieren kurze Belichtung. Blitze bieten beides; ein Mittel für eine kurze Belichtung (wie in der anderen Antwort erwähnt) und ein sehr helles Licht für die kurze Zeit, in der der Blitz eingeschaltet ist.

Ich wollte die kurze Zeit sagen, in der sich der Kondensator durch die Xenonröhre entlädt, aber ich weiß nicht, ob Festkörperblitze jetzt für diese spezielle Art der metrologischen Photogrammetrie verwendet werden .

Stichwort 05:58für die Diskussion der "kollektiven und zyklischen" Tonhöhenmodulation: