2024 年 “低空經(jīng)濟(jì)" 被寫入政府工作報告，標(biāo)志著這一戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)上升至國家發(fā)展層面。隨后深圳、合肥、廣州等多地加速打造低空經(jīng)濟(jì)示范區(qū)，配套政策與基礎(chǔ)設(shè)施持續(xù)落地，產(chǎn)業(yè)發(fā)展駛?cè)肟燔嚨?。?jù)中國民HANG局及機(jī)構(gòu)預(yù)測，2025 年我國低空經(jīng)濟(jì)市場規(guī)模將達(dá)到 1.5 萬億元，電動垂直起降飛行器（eVTOL）作為低空出行、低空物流、應(yīng)急救援等場景的核心裝備，成為產(chǎn)業(yè)鏈競爭焦點(diǎn)。目前，億航智能、小鵬匯天、峰飛航空等國內(nèi)企業(yè)，以及海外 Joby、Archer 等頭部廠商均在加速 eVTOL 機(jī)型研發(fā)、試飛與商業(yè)化布局，民HANG局也同步加快 eVTOL 適航審定節(jié)奏。

旋翼是 eVTOL 的核心升力與動力部件，其結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)直接決定飛行安全與運(yùn)行穩(wěn)定性。在高速旋轉(zhuǎn)工況下，旋翼極易產(chǎn)生動態(tài)形變，微小形變累積便會引發(fā)安全隱患，因此旋翼形變監(jiān)測已成為飛行器檢測、旋翼健康監(jiān)測的核心環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)檢測手段難以適配高速動態(tài)測量場景，而 LTP 系列高速高精度激光位移傳感器憑借超快采樣速率、亞微米級測量精度與非接觸式檢測優(yōu)勢，打造出成熟的 eVTOL 旋翼形變實時監(jiān)測方案，為低空經(jīng)濟(jì)安全發(fā)展提供技術(shù)支撐。

eVTOL 旋翼常規(guī)工作轉(zhuǎn)速區(qū)間為 500-2000 RPM，不同飛行姿態(tài)、載荷下轉(zhuǎn)速會產(chǎn)生動態(tài)波動，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的旋翼持續(xù)承受巨大離心力、復(fù)雜氣動載荷，長期服役還會出現(xiàn)材料疲勞問題。從形變特征來看，旋翼整體形變量多處于毫米級別，但翼根、翼尖、葉片前緣等關(guān)鍵受力區(qū)域，僅 0.1mm 級的微小形變，就會破壞旋翼氣動平衡，引發(fā)機(jī)體劇烈振動、噪音超標(biāo)，長期發(fā)展還會造成葉片開裂、結(jié)構(gòu)松脫，嚴(yán)重威脅航空安全。

長期以來，行業(yè)依賴應(yīng)變片、慣性傳感器、靜態(tài)檢測儀開展旋翼檢測，但各類設(shè)備均存在明顯短板。應(yīng)變片屬于接觸式檢測器件，安裝于高速旋轉(zhuǎn)的旋翼上易出現(xiàn)脫落、線路纏繞問題，且僅能采集局部應(yīng)力數(shù)據(jù)，無法實現(xiàn)全域形變監(jiān)測；慣性傳感器側(cè)重捕捉飛行器整體姿態(tài)與振動參數(shù)，測量分辨率不足，難以識別亞毫米級細(xì)微形變；傳統(tǒng)靜態(tài)檢測只能在設(shè)備停機(jī)狀態(tài)下完成測量，無法復(fù)現(xiàn)飛行過程中的動態(tài)載荷與瞬時形變，檢測數(shù)據(jù)與真實工況偏差較大。面對 eVTOL 高速旋轉(zhuǎn)旋翼的動態(tài)形變檢測需求，行業(yè)亟需一套非接觸、高采樣、高精度的全新解決方案。

LTP 系列激光位移傳感器基于成熟的激光三角測量原理工作：激光器發(fā)射定向光束照射旋翼表面，接收鏡組模塊收集葉片漫反射與鏡面反射光線，通過感光元件上光斑的位置變化精準(zhǔn)換算位移數(shù)據(jù)。該產(chǎn)品對接收鏡組進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，有效規(guī)避濾光片反射造成的多重光斑干擾，搭配自主研發(fā)的半透明物體測量算法，可適應(yīng)不同材質(zhì)、不同表面粗糙度的旋翼葉片，大幅提升測量信噪比與數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。結(jié)合 eVTOL 檢測場景，該系列傳感器多項核心參數(shù)精準(zhǔn)匹配工況需求：最高 200kHz 采樣頻率、極限分辨率達(dá) 0.01μm，重復(fù)精度穩(wěn)定在亞微米級別，量程覆蓋 20mm~2250mm 全區(qū)間，可適配小型載人 eVTOL 到大型貨運(yùn) eVTOL 等不同機(jī)型。

針對高速旋轉(zhuǎn)旋翼，方案核心采用頻閃采樣技術(shù)，這也是實現(xiàn)動態(tài)形變精準(zhǔn)測量的關(guān)鍵。常規(guī)低速采樣設(shè)備在面對千轉(zhuǎn)級旋翼時，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)斷檔、相位錯位問題，無法捕捉瞬時形變。而 LTP 傳感器依托 200kHz 超高采樣頻率，搭配旋翼轉(zhuǎn)速編碼器輸出的相位同步信號，在旋翼每一圈旋轉(zhuǎn)的固定相位點(diǎn)精準(zhǔn)觸發(fā)采樣。以 2000 RPM 的極限轉(zhuǎn)速為例，旋翼每秒旋轉(zhuǎn)約 33 圈，200kHz 采樣速率可在單圈行程內(nèi)采集上萬個有效數(shù)據(jù)點(diǎn)，完整記錄葉片在不同相位的瞬時形變狀態(tài)。工作人員通過對多圈連續(xù)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行相位對齊、降噪處理，將離散點(diǎn)位數(shù)據(jù)拼接整合，即可重建出旋翼完整的周向動態(tài)形變曲線，直觀呈現(xiàn)全葉片的形變分布規(guī)律。

同時，LTP 系列區(qū)分小光斑、寬光斑、超寬光斑三種規(guī)格：最小 Φ18μm 的小光斑適用于翼尖等微小區(qū)域的高精度檢測，保障 0.1mm 級關(guān)鍵形變有效捕捉；寬光斑與超寬光斑則適配表面粗糙度較大的旋翼主體，避免因葉片表面凹凸造成數(shù)據(jù)波動。在功能拓展上，傳感器支持以太網(wǎng)、485 串口、模擬信號（±10V、4-20mA）多類型輸出，可獨(dú)立工作無需額外控制器，主機(jī)、從機(jī)聯(lián)動模式能實現(xiàn)多旋翼同步測量；IP67 防護(hù)等級可應(yīng)對地面測試臺架、戶外試飛等復(fù)雜環(huán)境，具備較強(qiáng)的抗電磁、抗光學(xué)干擾能力。該激光監(jiān)測方案并非替代傳統(tǒng)設(shè)備，而是與應(yīng)變片、慣性傳感器形成互補(bǔ)：激光傳感器負(fù)責(zé)非接觸式全域動態(tài)形變測量，應(yīng)變片監(jiān)測局部應(yīng)力變化，慣性傳感器采集整機(jī)飛行姿態(tài)，三者融合構(gòu)建QUAN方位、多層次的旋翼健康監(jiān)測體系。

在落地實施層面，該監(jiān)測方案從傳感器布置、同步觸發(fā)、數(shù)據(jù)采集三大維度形成標(biāo)準(zhǔn)化流程。在傳感器布置上，分為地面測試與機(jī)載飛行兩大場景：地面適航測試階段，采用多傳感器分布式布局，在旋翼翼根、中段、翼尖等關(guān)鍵點(diǎn)位按需布設(shè)探頭，根據(jù)被測區(qū)域選擇對應(yīng)光斑型號；多旋翼機(jī)型則啟用主機(jī) - 從機(jī)同步模式，保證所有探頭協(xié)同作業(yè)。機(jī)載實時監(jiān)測階段，選用緊湊型傳感器，輕量化固定于機(jī)身無氣流干擾區(qū)域，保障測量光路穩(wěn)定。觸發(fā)同步依靠外接轉(zhuǎn)速編碼器，實時采集旋翼轉(zhuǎn)速與相位信號，通過硬件鏈路觸發(fā)傳感器同步采樣，確保每一圈旋翼在同一空間相位完成數(shù)據(jù)采集，消除旋轉(zhuǎn)相位偏差。數(shù)據(jù)采集與重建環(huán)節(jié)，海量采樣數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)實時傳輸，搭配配套 TLSlaserStudio 測控軟件及開發(fā)包，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、實時存儲與智能分析，最終輸出形變曲線、形變極值、振動波形等專業(yè)報告。

目前，基于 LTP 激光位移傳感器的旋翼形變監(jiān)測方案已落地三大核心應(yīng)用場景。第一是地面測試驗證，作為 eVTOL 適航認(rèn)證的核心檢測環(huán)節(jié)，地面臺架模擬不同轉(zhuǎn)速、不同氣動載荷的全工況環(huán)境，對旋翼形變進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性，提前排查設(shè)計缺陷，縮短機(jī)型研發(fā)迭代周期。第二是飛行中實時監(jiān)測，傳感器搭載于量產(chǎn)機(jī)型，在日常航線飛行、極限工況測試中持續(xù)采集動態(tài)形變數(shù)據(jù)，積累全場景運(yùn)行數(shù)據(jù)庫，為機(jī)型優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。第三是在線故障預(yù)警，結(jié)合機(jī)型設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)預(yù)設(shè)形變閾值，當(dāng)監(jiān)測到形變量、形變波動超出安全范圍時，系統(tǒng)自動觸發(fā)預(yù)警，提醒運(yùn)維人員及時檢修，提前排查材料疲勞、結(jié)構(gòu)松動等隱性故障，從源頭規(guī)避飛行事故。

從行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展來看，這套監(jiān)測方案具備高的產(chǎn)業(yè)價值。首先，加速 eVTOL 適航認(rèn)證進(jìn)程，民HANG局正持續(xù)推進(jìn) eVTOL 適航審定工作，LTP 傳感器輸出的高精度、全工況動態(tài)形變數(shù)據(jù)，是適航審定不KE或缺的核心依據(jù)，能夠有效提升機(jī)型適航認(rèn)證通過率，幫助企業(yè)縮短商業(yè)化周期。其次，降低裝備全生命周期維護(hù)成本，傳統(tǒng)旋翼維護(hù)依賴定期拆機(jī)人工檢測，耗時費(fèi)力且效率低下，而實時在線監(jiān)測可實現(xiàn) “狀態(tài)修"，根據(jù)旋翼健康狀態(tài)按需開展維護(hù)，大幅減少停機(jī)時長與人工成本，延長旋翼使用壽命。最后，夯實低空經(jīng)濟(jì)安全底座，隨著全國多地低空經(jīng)濟(jì)示范區(qū)落地，eVTOL 規(guī)?；\(yùn)營成為趨勢，標(biāo)準(zhǔn)化的旋翼形變監(jiān)測方案能夠統(tǒng)一行業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)，保障低空出行、低空物流等場景安全有序運(yùn)行。此外，該技術(shù)方案還可延伸應(yīng)用于大型工業(yè)無人機(jī)、載人旋翼飛行器等裝備檢測，拓寬飛行器檢測、無人機(jī)檢測的技術(shù)邊界。