咳咳，這里說的壞了的飛機(jī)可不是載著一大波乘客的飛機(jī)在天上壞了。
而是有這樣一個神秘而專業(yè)的組織（bushi），他們的任務(wù)就是想方設(shè)法怎么樣把一個好好的飛機(jī)飛壞。
這份工作就是飛機(jī)試飛，“組織”相關(guān)單位就是中國飛行試驗研究院 (中航工業(yè)試飛中心) 簡稱試飛院。飛機(jī)試飛是指飛機(jī)在正式使用前進(jìn)行試驗性飛行，掌握飛機(jī)各個部分產(chǎn)生形變的程度、形變極限以及在可承受范圍內(nèi)的極限速度、壓強(qiáng)等條件信息。試飛又分為工程試飛、定型試飛、武器打靶試飛三個階段，在這里我們重點(diǎn)關(guān)注的是近乎破壞性的試飛，就是 —— 把他飛壞需要什么條件？如何定量又直觀的確定它“壞”到了什么程度呢？
傳統(tǒng)的方法是根據(jù)經(jīng)驗豐富的試飛員設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，記錄機(jī)翼的累計飛行時間，達(dá)到一定時長后，就需要更換機(jī)翼。
而形變測量是就是通過測量獲取變形前后的點(diǎn)位高程、坐標(biāo)等有效數(shù)據(jù)加以比對，通過測量不同時期的相關(guān)數(shù)據(jù)的變化，進(jìn)而確定被觀測物體的形變程度。常規(guī)的測量技術(shù)包括全站儀觀測法、攝影測量法、三維激光掃描法、BIM 可視化建模法等。
什么是近景攝影測量？
此攝影非彼攝影，攝影測量是指運(yùn)用攝影機(jī)和膠片組合測量目標(biāo)物的形狀、大小和空間位置的技術(shù)。對被觀測物體進(jìn)行多次反復(fù)拍攝，將因為不同點(diǎn)位相機(jī)所拍攝的相片具有一點(diǎn)重疊，同一位置在不同相片上的點(diǎn)稱之為同名點(diǎn)，利用同名點(diǎn)、同名線的相對位置關(guān)系，即可將二維影像信息轉(zhuǎn)換成三維模型。
共線條件方程表示，在攝影瞬間，像投影中心、物點(diǎn)和像點(diǎn)位于同一條直線上：
由于飛機(jī)長得三扁四不圓，不同試飛任務(wù)下形變測量位置存在差異。我們將飛機(jī)整體分為四部分：機(jī)身部分、機(jī)翼部分、尾翼部分、動力裝置部分。這樣的區(qū)域劃分，有助于通過影像判斷獲取數(shù)據(jù)位置信息以及后續(xù)影像拼接。
通過在機(jī)身上部分特征點(diǎn)，結(jié)合三維激光掃描技術(shù)獲取三維坐標(biāo)信息，得到部分特征點(diǎn)之間相對位置關(guān)系，從而在飛機(jī)上建立獨(dú)立坐標(biāo)系，將地面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)與飛機(jī)坐標(biāo)系結(jié)合。經(jīng)過一系列騷操作后，建立供控制點(diǎn)觀測的一級控制網(wǎng)。而所謂特征點(diǎn)，就是有特征的點(diǎn)（feihua）, 而飛機(jī)表面色調(diào)單一，缺少紋理，（就是說沒啥特征），需要在機(jī)翼、機(jī)身重要組成部分張貼人工標(biāo)志。長這樣 ↓，以便影像采集過程的自動識別與測量。
但考慮到張貼、取下標(biāo)志點(diǎn)較為耗時（又累人），采用投點(diǎn)儀進(jìn)以有效地減少貼人工標(biāo)志的時間，但仍需少量特征點(diǎn)滿足后續(xù)三維激光掃描坐標(biāo)采集，轉(zhuǎn)換的需求。
什么是三維激光掃描呢？
三維激光掃描，是通過掃描儀發(fā)射激光測量被測物體表面與掃描儀之間的斜距、水平角、垂直角，從而建立二者間相對位置關(guān)系獲得被測點(diǎn)位三維數(shù)據(jù)，即得到的坐標(biāo)是掃描儀與被測點(diǎn)的空間相對坐標(biāo)。
XP=Scosβcosα
YP=Scosβsinα
ZP=Scosβ
而手持式三維掃描儀，在對飛機(jī)進(jìn)行掃描時，配合全局?jǐn)z影測量系統(tǒng)，消除累計誤差提高精度。采用多條線束激光來獲取物體表面的，點(diǎn)位信息通過視覺標(biāo)記來確定掃描儀在掃描過程中的空間位置，完成物體表面的三維點(diǎn)云整體重構(gòu)。由于該項目涉及到保密問題（┓( ′?` )┏），采用小飛機(jī)模型模擬飛機(jī)表面建模過程，實現(xiàn)對含有點(diǎn)位信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作，對比飛之前和飛壞后的三維模型，就可以直觀準(zhǔn)確的知道，在特定條件下，哪個部位更容易壞，或者在某極限速度或壓強(qiáng)下，機(jī)身發(fā)生斷裂凹陷到什么程度。
本文來自微信公眾號：石頭科普工作室 （ID：Dr__Stone），作者：方遠(yuǎn)
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