LTP 激光位移传感器：赋能 eVTOL 旋翼形变实时监测 筑牢低空经济安全防线

2024 年 “低空经济" 被写入政府工作报告，标志着这一战略性新兴产业上升至国家发展层面。随后深圳、合肥、广州等多地加速打造低空经济示范区，配套政策与基础设施持续落地，产业发展驶入快车道。据中国民HANG局及机构预测，2025 年我国低空经济市场规模将达到 1.5 万亿元，电动垂直起降飞行器（eVTOL）作为低空出行、低空物流、应急救援等场景的核心装备，成为产业链竞争焦点。目前，亿航智能、小鹏汇天、峰飞航空等国内企业，以及海外 Joby、Archer 等头部厂商均在加速 eVTOL 机型研发、试飞与商业化布局，民HANG局也同步加快 eVTOL 适航审定节奏。

旋翼是 eVTOL 的核心升力与动力部件，其结构健康状态直接决定飞行安全与运行稳定性。在高速旋转工况下，旋翼极易产生动态形变，微小形变累积便会引发安全隐患，因此旋翼形变监测已成为飞行器检测、旋翼健康监测的核心环节。传统检测手段难以适配高速动态测量场景，而 LTP 系列高速高精度激光位移传感器凭借超快采样速率、亚微米级测量精度与非接触式检测优势，打造出成熟的 eVTOL 旋翼形变实时监测方案，为低空经济安全发展提供技术支撑。

eVTOL 旋翼常规工作转速区间为 500-2000 RPM，不同飞行姿态、载荷下转速会产生动态波动，高速运转的旋翼持续承受巨大离心力、复杂气动载荷，长期服役还会出现材料疲劳问题。从形变特征来看，旋翼整体形变量多处于毫米级别，但翼根、翼尖、叶片前缘等关键受力区域，仅 0.1mm 级的微小形变，就会破坏旋翼气动平衡，引发机体剧烈振动、噪音超标，长期发展还会造成叶片开裂、结构松脱，严重威胁航空安全。

长期以来，行业依赖应变片、惯性传感器、静态检测仪开展旋翼检测，但各类设备均存在明显短板。应变片属于接触式检测器件，安装于高速旋转的旋翼上易出现脱落、线路缠绕问题，且仅能采集局部应力数据，无法实现全域形变监测；惯性传感器侧重捕捉飞行器整体姿态与振动参数，测量分辨率不足，难以识别亚毫米级细微形变；传统静态检测只能在设备停机状态下完成测量，无法复现飞行过程中的动态载荷与瞬时形变，检测数据与真实工况偏差较大。面对 eVTOL 高速旋转旋翼的动态形变检测需求，行业亟需一套非接触、高采样、高精度的全新解决方案。

LTP 系列激光位移传感器基于成熟的激光三角测量原理工作：激光器发射定向光束照射旋翼表面，接收镜组模块收集叶片漫反射与镜面反射光线，通过感光元件上光斑的位置变化精准换算位移数据。该产品对接收镜组进行结构优化，有效规避滤光片反射造成的多重光斑干扰，搭配自主研发的半透明物体测量算法，可适应不同材质、不同表面粗糙度的旋翼叶片，大幅提升测量信噪比与数据稳定性。结合 eVTOL 检测场景，该系列传感器多项核心参数精准匹配工况需求：最高 200kHz 采样频率、极限分辨率达 0.01μm，重复精度稳定在亚微米级别，量程覆盖 20mm~2250mm 全区间，可适配小型载人 eVTOL 到大型货运 eVTOL 等不同机型。

针对高速旋转旋翼，方案核心采用频闪采样技术，这也是实现动态形变精准测量的关键。常规低速采样设备在面对千转级旋翼时，会出现数据断档、相位错位问题，无法捕捉瞬时形变。而 LTP 传感器依托 200kHz 超高采样频率，搭配旋翼转速编码器输出的相位同步信号，在旋翼每一圈旋转的固定相位点精准触发采样。以 2000 RPM 的极限转速为例，旋翼每秒旋转约 33 圈，200kHz 采样速率可在单圈行程内采集上万个有效数据点，完整记录叶片在不同相位的瞬时形变状态。工作人员通过对多圈连续采样数据进行相位对齐、降噪处理，将离散点位数据拼接整合，即可重建出旋翼完整的周向动态形变曲线，直观呈现全叶片的形变分布规律。

同时，LTP 系列区分小光斑、宽光斑、超宽光斑三种规格：最小 Φ18μm 的小光斑适用于翼尖等微小区域的高精度检测，保障 0.1mm 级关键形变有效捕捉；宽光斑与超宽光斑则适配表面粗糙度较大的旋翼主体，避免因叶片表面凹凸造成数据波动。在功能拓展上，传感器支持以太网、485 串口、模拟信号（±10V、4-20mA）多类型输出，可独立工作无需额外控制器，主机、从机联动模式能实现多旋翼同步测量；IP67 防护等级可应对地面测试台架、户外试飞等复杂环境，具备较强的抗电磁、抗光学干扰能力。该激光监测方案并非替代传统设备，而是与应变片、惯性传感器形成互补：激光传感器负责非接触式全域动态形变测量，应变片监测局部应力变化，惯性传感器采集整机飞行姿态，三者融合构建QUAN方位、多层次的旋翼健康监测体系。

在落地实施层面，该监测方案从传感器布置、同步触发、数据采集三大维度形成标准化流程。在传感器布置上，分为地面测试与机载飞行两大场景：地面适航测试阶段，采用多传感器分布式布局，在旋翼翼根、中段、翼尖等关键点位按需布设探头，根据被测区域选择对应光斑型号；多旋翼机型则启用主机 - 从机同步模式，保证所有探头协同作业。机载实时监测阶段，选用紧凑型传感器，轻量化固定于机身无气流干扰区域，保障测量光路稳定。触发同步依靠外接转速编码器，实时采集旋翼转速与相位信号，通过硬件链路触发传感器同步采样，确保每一圈旋翼在同一空间相位完成数据采集，消除旋转相位偏差。数据采集与重建环节，海量采样数据通过以太网实时传输，搭配配套 TLSlaserStudio 测控软件及开发包，实现数据可视化、实时存储与智能分析，最终输出形变曲线、形变极值、振动波形等专业报告。

目前，基于 LTP 激光位移传感器的旋翼形变监测方案已落地三大核心应用场景。第一是地面测试验证，作为 eVTOL 适航认证的核心检测环节，地面台架模拟不同转速、不同气动载荷的全工况环境，对旋翼形变进行连续监测，验证结构设计合理性，提前排查设计缺陷，缩短机型研发迭代周期。第二是飞行中实时监测，传感器搭载于量产机型，在日常航线飞行、极限工况测试中持续采集动态形变数据，积累全场景运行数据库，为机型优化提供数据支撑。第三是在线故障预警，结合机型设计标准预设形变阈值，当监测到形变量、形变波动超出安全范围时，系统自动触发预警，提醒运维人员及时检修，提前排查材料疲劳、结构松动等隐性故障，从源头规避飞行事故。

从行业长远发展来看，这套监测方案具备高的产业价值。首先，加速 eVTOL 适航认证进程，民HANG局正持续推进 eVTOL 适航审定工作，LTP 传感器输出的高精度、全工况动态形变数据，是适航审定不KE或缺的核心依据，能够有效提升机型适航认证通过率，帮助企业缩短商业化周期。其次，降低装备全生命周期维护成本，传统旋翼维护依赖定期拆机人工检测，耗时费力且效率低下，而实时在线监测可实现 “状态修"，根据旋翼健康状态按需开展维护，大幅减少停机时长与人工成本，延长旋翼使用寿命。最后，夯实低空经济安全底座，随着全国多地低空经济示范区落地，eVTOL 规模化运营成为趋势，标准化的旋翼形变监测方案能够统一行业检测标准，保障低空出行、低空物流等场景安全有序运行。此外，该技术方案还可延伸应用于大型工业无人机、载人旋翼飞行器等装备检测，拓宽飞行器检测、无人机检测的技术边界。