随着航空运输业的高速发展,以及低碳航空理念的提出,无人机、大飞机和新能源飞机等运输装备已成为高精尖技术领域的热点,高空长航时飞机是其发展的方向,而高空长航时飞机一般采用轻型大展弦比柔性机翼,展弦比越大,机翼的减阻效果越突出。大展弦比机翼的尺寸大、柔性大的特点使得飞行过程中机翼弹性变形较大,机翼大变形影响飞机安全性和机翼结构的可靠性。同时,飞机机翼也是天线的载体,飞行载荷导致天线的振幅和相位误差,从而导致天线的电性能下降,如产生指向误差,副瓣电平上升,增益下降。机翼变形的实时感知和形变重构可以评估飞机的安全性,并通过一定的主动控制方法减小机翼变形,或借助补偿措施保证天线电性能。所以,飞机机翼变形的测量及形变重构是首先需要解决的问题。本文从结构变形测量技术出发,将变形测量技术与形变重构理论相结合,对现有较为成熟的技术与理论进行阐述,并对新的形变重构理论展开研究,利用变形测量技术,将几种形变重构理论应用到实际的机翼模型中。1)以分段线性化为基础的Ko位移理论,将应变按一次分布或二次分布建立数学模型,利用应变形函数与位移形函数的偏导关系,借助边界条件求出形函数系数,求得位移量;基于结构模态信息的模态法,利用模态叠加原理,通过应变模态和位移模态建立应变与位移之间的转换矩阵。以简单的悬臂梁为算例,验证Ko位移理论和模态法的形变重构效果。2)基于铁木辛柯梁理论的逆有限元法,通过实际应变与估计应变的最小二乘,借助应变形函数和位移形函数建立截面应变与位移之间的关系,截面应变通过单元的表面应变求得,以悬臂梁算例,使用逆有限元法重构出悬臂梁的6个位移分量,验证其形变重构效果。3)参考实际的机翼结构,设计机翼骨架模型,借助Ansys有限元分析软件建立机翼有限元模型,进行三种形变重构方法的仿真计算,得到仿真计算精度;加工机翼模型,搭建实验平台、应变测量系统和位移测量系统,将实际测量的应变信息分别代入三种形变重构理论计算得到机翼形变量,提出根据实际机翼模型形函数为参考,拟合应变数据代入计算,有效地改善逆有限元法的形变重构精度。逆有限元法不需要结构的载荷信息和材料属性,同一组应变信息重构结构的6个位移分量,而Ko位移理论和模态法同一组应变信息只能重构单方向的形变,对于桁架式等复杂结构具有局限性,而逆有限元法应用到复杂结构灵活性更强。