Banco de prueba de ingenio y relámpago estroboscópico

Si ilumina los rotores con destellos de luz muy breves y muy brillantes, entonces puede usar una cámara con una exposición mucho más larga adecuadamente sincronizada con los destellos estroboscópicos para tomar fotografías de ellos, y parecerán estacionarios. Esto significa que puede tener una buena idea de las deformaciones que están experimentando las palas. Esta es una técnica común para observar sistemas rotativos de cualquier tipo en los que desea obtener una buena comprensión de lo que está sucediendo.

Es técnicamente mucho más fácil y económico hacer destellos de luz muy breves y muy brillantes que construir sistemas de cámaras que tomen exposiciones muy, muy cortas (que en cualquier caso requerirán una fuente de luz enormemente brillante), y si tienes una configuración donde puede hacer eso convenientemente, entonces generalmente es una mejor solución.

Desea sincronizar los destellos de luz con la rotación por dos razones. En primer lugar, estará muy interesado en lo que sucede con las cuchillas en ángulos muy específicos, como cuando las cuchillas pasan una sobre la otra, cuando están en ángulo recto entre sí, cuando pasan sobre partes de la carrocería del vehículo, etc. en. En segundo lugar, al hacer funcionar la luz estroboscópica de forma sincronizada con los rotores, puede filmar pases sucesivos de las palas a través de la misma posición y, por lo tanto, detectar cambios más lentos en ellas: por ejemplo, puede haber deformaciones periódicas de ellas que ocurren en múltiplos del período de rotación, o deformaciones que son más lentas que el período de rotación pero no están sincronizadas con él, por ejemplo, dependiendo de la longitud de las palas a medida que las ondas de deformación de varios tipos suben y bajan por ellas y así sucesivamente.

Tenga en cuenta que estos cambios más lentos que la rotación pueden ocurrir incluso si las palas tienen frecuencias características mucho más altas que la velocidad de rotación, por al menos dos razones.

En primer lugar, el sistema no es solo la cuchilla: es la cuchilla, el eje, los cojinetes en los que se mueve el eje, el motor y la unión entre el eje y la cuchilla. Esa articulación puede, por ejemplo, deformarse bajo varias cargas, y puede terminar teniendo juego (espero que no, me imagino, pero es por eso que estás haciendo experimentos). En cualquier caso, las resonancias asociadas con todo este sistema podrían ser muy complicadas y podrían cambiar significativamente bajo carga.

En segundo lugar, incluso si la hoja tiene frecuencias características mucho más altas que la frecuencia de rotación, aún puede haber frecuencias de batido: si la hoja tiene alguna frecuencia característica$f_B$y la frecuencia de rotación es$f_R$entonces$f_B - n f_R$es una frecuencia de pulsación posible para cualquier$n \in \mathbb{N^+}$. Debido a que el sistema será, probablemente, bastante no lineal, estas frecuencias de latido pueden ser cosas reales, y desea saber si son importantes.

Finalmente, al ejecutar la luz estroboscópica ligeramente más rápido o más lento que el período de rotación, puede usarlo para hacer, esencialmente, películas de las cuchillas girando en cámara lenta, que luego puede ver para ver si suceden cosas interesantes.

Algo que olvidé en una versión anterior de esta respuesta es que una de las cosas muy interesantes a tener en cuenta es el control de tono de las palas, especialmente el control de tono cíclico.

Respuesta complementaria:

Preguntémonos

• ¿Cómo comienza Ingenuity a avanzar?
• ¿Cómo dirige Ingenuity?

Entonces responde:

• De la misma manera que lo hace un helicóptero terrestre normal y no de la misma manera que lo hace un cuadricóptero. De esta respuesta (aterradoramente completa) a Por qué el dron Ingenuity tiene 2 rotores coaxiales, no quad-rotor :

La forma en que funciona un helicóptero (y la forma en que funcionará Ingenuity, como puede ver si mira el modelo 3D de la NASA es que el paso de los rotores se ajusta dinámicamente para controlar el levantamiento (y también para crear movimiento hacia adelante, etc.), mientras que la velocidad angular de las palas se mantiene más o menos constante.

Funciona a unas 2400 RPM o 40 revoluciones por segundo, y cuando quiere tener una fuerza lateral, el paso de los rotores oscila a 40 Hz para que haya más sustentación en un lado y menos en el otro, de la misma manera que un helicóptero. parece "inclinarse hacia adelante" antes de comenzar a moverse hacia adelante. La inclinación toma parte del empuje hacia arriba y lo dirige hacia adelante.

Entonces, además de verificar las vibraciones, para verificar que el tono cambie de manera suave y correcta durante un viaje completo de 25 milisegundos alrededor del centro y obtener una buena profundidad de enfoque y sin desenfoque, necesitan fotografiar con una luz muy brillante y una muy breve exposición. Las luces estroboscópicas proporcionan ambos; un medio para una exposición corta (como se señaló en la otra respuesta) y una luz muy brillante durante el breve tiempo que se enciende la luz estroboscópica.

Iba a decir el poco tiempo que el capacitor se descarga a través del tubo de xenón pero no sé si ahora se usan estrobos de estado sólido para este tipo particular de fotogrametría metrológica .

Indicado 05:58para la discusión de la modulación de tono "colectiva y cíclica":