飞机结构健康监测技术的机遇与挑战

飞机结构健康监测(SHM)技术自其概念提出以来经历了快速的发展,但是在向航空工程应用转化方面面临着瓶颈,本文试图解释其根源并为后期的发展提供清晰的途径。从结构完整性大纲发展史和飞机结构设计思想演变过程的角度,分析了飞机结构健康监测技术发展的必然性。对飞机结构设计要求及结构安全控制体系进行了分析,证明结构健康监测技术在提高飞机结构安全和可靠性水平、降低维护成本方面具有巨大潜力,将会对未来飞机结构设计理念带来革命性的影响。对飞机结构健康监测的策略进行了分析,介绍了国内外飞机结构健康监测技术研究的最新进展,探讨了飞机结构健康监测技术的发展方向。     

国外航空疲劳研究现状及展望

航空疲劳问题是影响在研/在役飞机性能的关键因素之一。以航空疲劳事故为线索,本文论述了航空结构强度设计理念的变革历程以及相应各时期的航空疲劳发展现状,并围绕21世纪以来国际航空疲劳界的关注热点,从结构长寿命设计、疲劳分析方法及工具、全尺寸结构疲劳试验技术、结构健康监测技术、老龄飞机延寿技术等五个方面阐述了航空疲劳工程领域的重大研究进展及方向。考虑目前航空疲劳工程中的问题及未来航空器的发展方向,从航空疲劳评定基础问题、长寿命设计应用问题、试验评估及数字化新技术等方面指出航空疲劳研究所面临的挑战,以满足现代飞机长寿命、轻质和高可靠性设计要求,为航空疲劳未来发展提供技术参考。     

基于健康监测的飞机结构寿命预测技术

飞机结构健康监测技术在飞机的结构设计、飞行及维护过程中发挥着重要作用,该技术可用于结构健康状况预判、辅助维修与维护决策。本文首先介绍了当前结构健康监测的概念及其适用范围,讨论了结构健康监测相关规范要求,以F-35 和A400M 为例分析了国外飞机结构健康监测技术的典型工程案例,并给出了典型飞机单机跟踪和寿命控制、某老龄飞机载荷谱实测及寿命预测,讨论了基于裂纹的监测方法研究及限制其应用的主要因素。在此基础上,提出了飞机结构健康监测系统设计的主要思路,给出了寿命预计的基本流程,阐述了其中控制点选择、飞参筛选、载荷/应变方程构建、损伤计算及寿命评估、结果输出及方程验证等主要环节。最后,对航空领域未来开展结构健康监测智能化研究进行了展望。     

温度对压电陶瓷传感器信号传输的影响研究

近年来,飞机结构健康监测技术得到了快速的发展,并在航空航天等领域得到了广泛的应用,特别是在碳纤维复合材料结构的状态监控与损伤诊断方面更是明确了功能材料与智能结构的发展趋势。首先分析了航空领域典型的结构健康监测技术,包括模态法、机电阻抗法、超声法、声发射法、Lamb波法,并对其中的Lamb波法进行深入讨论。而后,开展了基于Lamb波技术的温度对压电陶瓷传感器信号传输影响的实验研究。该研究考虑了实验装置及传感器在高温环境下的特性,特制了用于测试压电陶瓷传感器信号传输特性的高温实验装置,将压电陶瓷传感器通过机械方式安装于实验装置上,开展环境实验。分别对五档不同温度下的实验结果进行分析,研究结果表明:温度对压电陶瓷传感器信号传输具有一定影响,并给出了信号受温度影响的变化规律。     

我国航空复合材料技术发展展望

概述了中国航空先进复合材料技术的现状和未来发展。现已形成一支从事复合材料构件材料、分析、制造、检测、维修等的科研与生产队伍。树脂基复合材料已用于飞机次承力结构，今后将进一步提高树脂基复合材料技术和应用水平，使复合材料在飞机结构重量中占较大的比例，并获得更好的减重效率。     

为飞机的健康把脉

本文简要介绍了空客、波音、庞巴迪和巴西航空工业公司的飞机健康管理产品与服务,同时描述了该项技术的未来发展。     

大飞机测控技术

测控技术的应用贯穿于飞机设计、制造、使用和保障的全过程,智能与网络传感技术、航电系统总线技术、结构健康监测与健康管理技术及现代测量等大型飞机的关键测控技术,在大飞机项目研究的逐步深入中得到了快速发展。     

复合材料修理金属结构的应用技术

本文综述了采用复合材料技术修理金属飞机结构的优缺点及技术特点,其是一项经济而有效的结构延寿方法,并介绍了该项技术的研究现状和在飞机结构上的实际应用情况。     

飞机结构健康监测与管理技术研究进展和展望

飞机结构是飞机平台的基础,是确保飞机安全、长寿命使用的最重要的承力架构.随着航空技术的不断发展,飞机设计思想不断演变发展,对飞机机体结构性能也不断提出更高的要求.严酷的使用环境和严格的功能/性能综合要求,使得结构完整性面临重大挑战.飞机结构健康监测与管理技术具有实时性、在线性等优势,是保证结构安全性、降低维护费用的重要...     

面向全尺寸民机结构疲劳试验的声发射监测技术

作为一种在线、动态、实时监测技术，声发射是一种非常有潜力的航空结构疲劳损伤监测手段。然而，由于恶劣噪声环境及现有声发射监测处理及分析技术发展不足的影响，导致声发射技术目前仍无法在全尺寸民机结构中得到有效应用。本文面向全尺寸民机结构试验开展了高可靠性自动化声发射(AE)监测技术研究，提出了一种基于载荷同步的声发射损伤识别技术，该技术依托数据清洗、数据同步、数据分割提取及异常判别等环节实现，旨在解决全尺寸民机结构试验声发射损伤监测中监测效率低、损伤识别难度大和无法可靠识别等问题。通过在国内某型全尺寸民机结构疲劳试验中应用，该方法的有效性得到了证实，因而为中国型号试验提供支持，进而服务中国航空工业型号试验。     

航空材料供应链发展态势

近年来,随着飞机订货量的增加,制造商不断提高生产率,其在选材应用上的变化推动了整个材料供应链竞争态势的改变。在飞机结构中,尽管钛的应用比例增加很快,但目前仍算不上是航空结构主材。铝合金材料在航空领域的再度崛起主要目标是窄体飞机项目。复合材料则仍将在宽体飞机广泛应用,未来不仅不会走向衰落,还会不断推陈出新。     

面向未来飞机的机载网络存储系统研究

根据未来飞机航电系统的拓扑结构以及机载各类数据特征，提出了一种高性能、高吞吐量和高可靠性的机载网络存储系统设计方法，从而满足了未来飞机对高性能存储系统的需求，允许机载各个设备客户端对服务器进行透明的文件访问，实现了跨平台的数据共享，为网络存储系统关键技术在航空产品上的进一步应用提供了技术基础。     

复合材料飞机结构健康监测系统的若干问题探讨

针对飞机复合材料结构状态监测技术,从结构健康监测系统、结构健康监测研究对象和损伤识别方法,以及复合材料飞机的结构设计和结构健康监测系统三方面之间的关系进行阐述。分析了复合材料飞机结构健康监测系统的发展趋势,并讨论了制约该技术发展的因素。     

飞机结构健康监测技术进展及发展趋势

简要回顾了飞机结构健康监测（SHM）技术的发展背景、特点及可能的应用效益,探讨了飞机SHM系统的要求,讨论了飞机SHM技术进展、国内外研究及应用概况、存在的差距及发展趋势。     

航空发动机健康监测技术研究

介绍了几种目前油液分析技术常用的方法以及它们在航空发动机健康监测中的最新应用,重点介绍了涉及显微图像技术的磨损颗粒检测系统,并对未来健康监测技术的发展趋势进行了预测,阐明了在航空发动机预防性维修中应用此项技术的重要意义.     

中国航空工业疲劳与结构完整性研究进展与展望

随着中国航空事业的发展,航空疲劳与结构完整性成为影响飞机结构寿命、安全性、可靠性的关键问题之一。经过多年来的努力,飞机结构从最初的静强度、安全寿命设计理念逐渐发展成以疲劳与结构完整性为指导的研制理念和方法,并在型号中取得了成功应用,使得新一代飞机结构的使用寿命、可靠性和经济性得到很大的提升。随着技术的发展和新型号的研制需求,这一领域又出现了许多亟待解决的新问题。本文从航空工业角度梳理了自2000年以来中国航空结构疲劳研究的进展和主要成果,重点介绍了在航空材料/结构/工艺、分析评估理论研究、疲劳试验技术以及飞机寿命管理等方面的研究进展和应用概况,在此基础上从型号研制及工程发展角度提出了对中国航空疲劳需要重点关注的研究方向的建议,以期为中国航空结构技术发展提供借鉴。     

未来无人作战飞机航空电子系统发展的研究

本文从无人作战飞机的概念和特点入手,介绍了航空电子系统的发展方向、特点、结构和组成,研究了美国未来无人作战飞机的航空电子系统发展趋势和设想;以及智能系统在无人作战飞机上的应用。     

飞机结构健康管理的工程应用研究

飞机结构健康监控按其监控内容来分,可分为结构的寿命监控与管理和关键结构的损伤监控;若按其系统学科特征来分,则分为信号提取与采集和信号处理。本文在归纳分析国内外飞机结构寿命监控与管理的技术发展状况、以及结构损伤检测方法与工作原理的基础上,对当前飞机结构健康监控系统和技术应用提出了下一步的工作思路与展望。     

为飞机的健康把脉

本文简要介绍了空客、波音、庞巴迪和巴西航空工业公司的飞机健康管理产品与服务．同时描述了该项技术的未来发展。近10年来，飞机制造商开发出了一系列飞机健康管理的软件和工具。随着机上自检测设备（BITE）和状态监控系统（ACMS）的日趋成熟，从飞机各系统采集到的故障信息不仅仅能用来为飞行中的驾驶员提供报警，也可实时地下传到地面工作站，让地面维修人员实时掌握飞机的健康状态并提前做好即将到站飞机的维修准备，从而大大减少了航班的延误和取消率。     

中航工业飞机强度研究所

中航工业飞机强度研究所隶属于中国航空工业集团公司,是中国唯一的飞机结构强度研究中心和地面强度验证试验基地,具有代表国家对新研与改型飞机给出首飞前强度结论的职能。研究所设有飞机静力与疲劳强度、动强度与航空声学、热强度、振动与噪声控制等专业研究室,拥有国内规模最大、试验设备和测试技术最先进的全尺寸飞机结构静力/疲劳强度和航空噪声与振动强度两个航空科技重点实验室。先后承担