导读：据aerospacetestinginternational网站2月2日报道，Arnold Engineering Development Complex和MetroLaser公司的工程师们正在美国阿诺德空军基地正在使用一种新型激光测量系统来测试发动机排气的气体速度，并帮助找到降低飞机噪音的方法。

测量中采用的美国GE公司J85发动机

2021年11月，MetroLaser公司的一个团队使用了由田纳西州阿诺德空军基地附近的田纳西大学航天研究所推进研究设施 (PRF) 的阿诺德工程开发中心 (AEDC) 维护的J85发动机试验台，研究其三分量平面多普勒测速仪 (PDV)，一种能够对发动机排气中的气体速度进行光学、非侵入式测量的系统。

MetroLaser公司、美国海军和阿诺德工程开发中心AEDC合作开展了其他几个项目，这帮助他们决定将田纳西大学航天研究所推进研究设施用于这项特定研究。

美国海军机械工程师兼 MetroLaser 公司技术联络员大卫·梅（David Mayo）表示：“推进研究设施的发动机试验台对于MetroLaser SBIR 计划的成功至关重要，PRF的工程师和工作人员为MetroLaser公司的PDV技术的验证测试提供了重要支持。”

仪器和诊断专家罗伯特-霍华德（Robert Howard）指出，MetroLaser公司和海军都知道田纳西大学航天研究所推进研究设施将是“在全尺寸涡轮发动机上展示这种测量技术的绝佳、低成本的机会”。

他补充说，海军对PDV的兴趣源于需要了解航空发动机排气中的速度分布，这是制定减少飞机噪音战略的关键。

“需要进行测量以与发动机排气流场模型进行比较，”霍华德说。“目前的测量方法涉及侵入式探头，或需要在气流中散播粒子的光学方法。而MetroLaser公司开发的光学方法则直接依赖于排气中已经存在的烟尘颗粒，因此，这种测量技术在发动机支架和有翼飞机上进行速度测量时更加通用。”

MetroLaser公司的方法是使用扩展的激光束照亮排气流场的一片区域，依靠安装在排气外的三个特殊放置的摄像系统来测量散射的激光。

“然后使用专门的碘过滤器来帮助辨别照射相机系统的散射激光的多普勒频移，”霍华德说。“激光频率的变化是由于激光从排气中的高速烟尘颗粒散射而来。”

阿诺德工程开发中心的J85发动机测试运营工程师布拉德·贝舍尔（Brad Besheres）提到，2021年11月进行的测试实际上是该过程中两阶段努力中的第2个。

“在2020年秋季，阿诺德工程开发中心曾帮助MetroLaser公司安装并评估了激光和摄像系统的基本性能，该系统包括PDV系统的组件，并且在发动机整个功率范围内包括相对恶劣的振动声学环境附近，一个从慢车到加力操作过程。”贝舍尔说。

贝舍尔进一步解释道：“从该测试中获得的信息和经验教训被用于设计最终演示的安装结构，这导致了一次非常成功的测试活动，为MetroLaser公司提供了充足的数据，向他们的赞助商美国海军宣布PDV系统的成功演示。”

MetroLaser公司总裁汤姆-詹金斯（Tom Jenkins）表示，PDV技术之前也曾在位于加利福尼亚州山景城的NASA艾姆斯研究中心的AEDC国家全尺寸空气动力学综合体中使用。在80x 120英尺的风洞中。该技术已被证明能够从单个激光脉冲中分辨出低至每秒2m的速度，并且适用于超过40m的观察范围。

PDV系统也能成为一种测量大型风洞设施中随时间流动的三分量速度矢量场的方法。在风洞中组装并安装了一个高质量的三摄像头PDV系统，以允许在全尺寸转子的动叶之间进行流场测量。

由于使用局部激光瞄准和速度场图像提供的空间辨别力具有独特的优势，PDV也可以应用于测量固体物体的运动。示例包括单个飞行路径和多个目标的旋转或翻滚速度、移动机械部件的局部速度以及生物目标的运动。在测量运动路径已知的固体物体的情况下，只需一个相机系统即可获得沿轨迹的完整速度。