本研究由Lisong Geng（第一作者兼通讯作者）、Zefeng Wang、Honglin Zhang（中国飞行试验研究院飞机试飞技术研究所）和Qianqian Yang（中国飞行试验研究院测试技术研究所）合作完成，发表于Journal of Physics: Conference Series（2024年，卷2879，文章编号012062），隶属于MATMA-2024会议论文集。
研究领域：本项研究属于直升机结构健康监测与飞行试验工程领域，聚焦光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating, FBG）传感技术在旋翼载荷动态测量中的应用。
研究动机：传统电阻应变片（electrical measurement method）存在抗电磁干扰能力弱、寿命短、附加质量大等问题，而FBG传感器具有抗干扰强、耐久性高、体积小等优势，但其在直升机复杂多轴载荷测量中的工程化应用仍面临布局优化、应变传递可靠性、飞行环境适应性等挑战。
研究目标：提出一种基于FBG的旋翼载荷飞行测量方法，解决传感器布局设计、与叶片的高可靠性融合、旋转状态测试系统开发等关键技术问题，并通过飞行试验验证其与传统电测法的一致性。
动态特性分析：通过真实叶片动力学响应仿真，获取前七阶模态应变分布规律（表2），包括挥舞（flap）、摆振（shimmy）和扭转（twist）模态。结果显示模态频率误差<10%（如1阶挥舞频率误差4.35%），满足工程需求。
应变场分布：基于模态应变云图（图2），确定测量点最优位置：
- 挥舞/摆振点：分布于叶片径向0.01r、0.196r、0.361r、0.445r、0.544r、0.666r截面（r为叶片半径）；
- 扭转点：位于0.051r和0.155r截面（图3）。
波长需求计算：根据应变范围（挥舞/摆振±4000με，扭转±3000με）和温度补偿（100℃），计算出总波长带宽需73.76nm，选用80nm带宽光纤可满足需求（表1）。
应变传递模型（图4-5）：
- 建立胶粘层-光纤-基体的力学传递方程，推导应变传递率公式（式4）：
$$
\alpha = 1 - \frac{\cosh(kx)}{\cosh(kl)}
$$
其中$k$与光纤弹性模量（$E_g=72GPa$）、胶粘层剪切模量（$G_c$）、厚度（$h$）等参数相关。
参数优化：
- 胶粘层厚度$h$越小、长度$l$和宽度$d$越大，传递率越高（图6）。当$G_c>10MPa$时，其影响趋于平缓。
- CFD验证：粘贴厚度≤3mm时，对叶片气动特性（升力系数$C_L$、阻力系数$C_D$）的影响可忽略（图8-9）。
系统架构（图10）：
- 核心设备：光纤解调仪安装于旋翼毂，同步旋转采集动态光信号；
- 信号传输：通过直升机原防冰系统电滑环实现供电与数据回传；
- 抗干扰设计：采用电力线载波技术（power line carrier technology），解决旋转状态下大容量信号实时传输难题。
飞行试验设计：
- 测试科目：悬停、平飞等稳态飞行状态，与传统电测法条件一致；
- 参数采集：飞行参数（速度、高度、桨叶方位角等）与载荷参数（6个挥舞弯矩、6个摆振弯矩、2个扭转弯矩）。
科学价值：
1. 突破FBG在直升机旋翼多轴动态载荷测量中的工程化应用瓶颈，提出从布局优化到飞行验证的完整技术路线；
2. 开发旋转状态光纤测试系统，为复杂电磁环境下旋转部件监测提供新方案。
应用价值：推动直升机载荷测量从电测法向光学法的跨越，为结构健康监控与飞行安全评估提供长效技术手段。
（注：因项目保密要求，文中未公开具体测试数据与照片，仅展示趋势性结果。）