在不到四天的时间内完成模态测量测试并冲入太空

转向太空领域

作为德国的太空机构，德国航空航天中心 (DLR) 负责运行德国政府的国家计划。通过推动科学进步并利用其工作中的各项技术专长，DLR 力求提高德国太空业的商业化和竞争力。

DLR 的气动弹性研究所是一家领先的研究机构，定期为航空航天实体等第三方进行专业的结构动力学实验和测试。传统上，这家位于德国哥廷根的研究所专注于航空测试，并在地面振动测试 (GVT)、多轴振动激励、非稳态信号测量和风洞试验台等方面拥有丰富的专业知识和设施。近来，该研究所还进一步涉足了太空业的模态测量测试 (MST) 等活动。

“我们完全有能力将我们在飞机研究领域中采用的广泛经验和成熟测试方法运用到太空领域，从而执行快速、可靠和具有成本效益的测试，”DLR 的结构动力学测试主管朱利安·辛斯克解释道。

对于 DLR 引以为豪的高质量分析和建模而言，关键是能否在短时间内生成准确的测试结果。为此，DLR 多年来一直使用 Siemens Digital Industries Software 的测试解决方案。辛斯克说：“现在，我们非常熟悉西门子的测试产品并从中受益匪浅，因为我们有机会将其与内部技术和算法集成。”

迈入太空领域

空中客车防务与航天公司的巴托洛梅奥 (Bartolomeo) 项目就是一个很好的例子，该项目探索了国际空间站 (ISS) 的商用潜力。在测试中，DLR 需要执行模态测量测试来更新巴托洛梅奥卫星的有限元 (FE) 仿真模型。为此，DLR 使用了 192 个通道的 Simcenter™ SCADAS™ Mobile 硬件作为模态测量测试的关键测量设备，该硬件是 Siemens Xcelerator 这一软硬件和服务业务平台的一部分。这样，团队就能够对只能使用仿真和分析才能完成的领域进行仿真和预测，例如平台如何与发射器耦合。因此，可靠性是其中关键。

为此，DLR 需要捕获准确的实验数据以验证或提高 FE 模型的保真度。Simcenter SCADAS Mobile 安装有两台主机，能够同时测量 192 个信号。在过去的一年里，DLR 从 Simcenter SCADAS 3 转换到了 Simcenter SCADAS Mobile，这是 DLR 首次使用功能强大而又紧凑灵活的硬件来执行大型工业测试。

“根据我们的经验，Simcenter SCADAS 一直没有出现过问题，十分可靠；因此我们对更新后的系统非常有信心，”辛斯克确认道。转用 Simcenter SCADAS Mobile 为处理不同类型的测试提供了额外的灵活性。该数据采集系统的用途广泛，可用于模态测量测试、GVT 测试或其他测试而不会出现任何问题。

灵活性和速度

据辛斯克称，在使用 Simcenter Testlab™ 软件配置测试数据时，Simcenter 的开放式架构也发挥了相当作用。

“Simcenter Testlab 非常适合这样的大规模测试，尤其是我们可以灵活定制它提供的功能，”辛斯克说。例如，除了在后台运行的 Siemens PolyMax 算法外，DLR 还能够将自己的算法集成到 Simcenter Testlab 中，使其适应特定的测试需求。DLR 团队还定制了用户界面 (UI) 并将结果投影到实验室墙壁上以便全面了解测试进度。通过整体安装方法，在安装后一个小时内就能得到第一批测量数据；与同类测试方案相比，这大幅提高了获得测试结果的速度。

总体而言，该测试在不到四天的时间内就已完成，快速提供了高质量、可靠的结果。借助由此产生的结构动力学数据集，空中客车公司能够确定合适的模态模型，识别非线性问题并更新有限元模型 (FEM)。事实上，空中客车防务与航天公司能够在测量仍在运行时就开始更新模型。“空中客车公司抱有极高的期望；得益于我们拥有的正确工具，我们能够满足这些期望，”辛斯克指出。“实际上，对于最终的测试报告，我们可以立即分析大约 80% 的数据。”

“整个测试按计划进行。我们需要尽快工作以快速交付所需的数据。Simcenter SCADAS Mobile 和 Simcenter Testlab 帮助我们实现了该目标。”

迈向未来的成功之路

借助于经过测试的方法和值得信赖的工具，DLR 气动弹性研究所的测试能力如虎添翼，该研究所创造了一种可复制的测试方法，帮助他们轻松地从航空领域转向太空领域。“我们对 GVT 和 MST 使用了相同的硬件和软件，我们的计划已经制定就绪，”辛斯克说。“这类项目加强了我们对自己工作方式和所用工具的信心。”

现在，该团队正在利用这一势头为未来引入新的测试方法和技术，其中包括融合了人工智能 (AI) 和自动化的方法和技术。

卡门线划分了地球大气层和外层空间之间的边界。通过利用 Simcenter SCADAS Mobile 的敏捷性和 Simcenter Testlab 的灵活性，DLR 成功绘制了一幅航空航天领域的蓝图，无论结构在卡门线的哪一侧，都能为其执行快速、有效且可靠的测试。

“我希望能有更多这样的项目，”辛斯克说。“我们有坚实的流程、良好的规划和强大的测试工具，这意味着更少的错误和快速的结果。”