咳咳，這里說的壞了的飛機可不是載著一大波乘客的飛機在天上壞了。
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飛壞。
這份工作就是飛機試飛，“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。飛機試飛是指飛機在正式使用前進行試驗性飛行，掌握飛機各個部分產(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)置標準，記錄機翼的累計飛行時間，達到一定時長后，就需要更換機翼。
而形變測量是就是通過測量獲取變形前后的點位高程、坐標等有效數(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，攝影測量是指運用攝影機和膠片組合測量目標物的形狀、大小和空間位置的技術(shù)。對被觀測物體進行多次反復拍攝，將因為不同點位相機所拍攝的相片具有一點重疊，同一位置在不同相片上的點稱之為同名點，利用同名點、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、物點和像點位于同一條直線上：
由于飛機長得三扁四不圓，不同試飛任務(wù)下形變測量位置存在差異。我們將飛機整體分為四部分：機身部分、機翼部分、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。
通過在機身上部分特征點，結(jié)合三維激光掃描技術(shù)獲取三維坐標信息，得到部分特征點之間相對位置關(guān)系，從而在飛機上建立獨立坐標系，將地面的三維坐標數(shù)據(jù)與飛機坐標系結(jié)合。經(jīng)過一系列騷操作后，建立供控制點觀測的一級控制網(wǎng)。而所謂特征點，就是有特征的點（feihua）, 而飛機表面色調(diào)單一，缺少紋理，（就是說沒啥特征），需要在機翼、機身重要組成部分張貼人工標志。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、取下標志點較為耗時（又累人），采用投點儀進以有效地減少貼人工標志的時間，但仍需少量特征點滿足后續(xù)三維激光掃描坐標采集，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)系獲得被測點位三維數(shù)據(jù)，即得到的坐標是掃描儀與被測點的空間相對坐標。
XP=Scosβcosα
YP=Scosβsinα
ZP=Scosβ
而手持式三維掃描儀，在對飛機進行掃描時，配合全局攝影測量系統(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，點位信息通過視覺標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云整體重構(gòu)。由于該項目涉及到保密問題（┓( ′?` )┏），采用小飛機模型模擬飛機表面建模過程，實現(xiàn)對含有點位信息的數(shù)據(jù)進行可視化操作，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下，機身發(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
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