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。     

飞机结构健康监测技术

飞机结构健康监测技术已经在实验室实验及飞行试验中得到了成功验证,随着技术成熟度的持续提升,在未来数年,该项技术具备极大的装机应用的可能性。飞机结构健康监测技术是一项通过传感器等硬件获取结构或系统数据信息为核心的创新性技术,该项技术能够在飞机的设计、制造、运营和维护等各个过程中发挥重要作用,同时,也是未来智能航空的关键组成部分。此外,随着人工智能、大数据、5G以及物联网概念的推进,航空结构健康监测技术的发展得到了一次飞跃的契机。本文首先全面的分析了飞机结构健康监测技术为航空领域带来的益处,并对其关键技术和应用现状进行了系统性的阐述,最后基于现有理论知识与先前工程经验创新性地提出一套民用飞机健康管理策略。     

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。     

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。     

先进结构制造技术在飞机减重中的应用

结构制造技术对提高飞机结构效能、减轻结构重量起着举足轻重的作用．本文论述了目前飞机结构制造领域正在研究、推广、应用的几种先进结构制造技术及取得的重量效益．以便为我们的型号研制提供借鉴。     

电感式接近传感器在飞机上的应用及关键技术

介绍了电感式接近传感器的工作原理、分类和信号处理等,对电感式接近传感器在国内外飞机上的应用情况及发展趋势进行了分析,分析了接近传感器应用的关键技术,最后对接近传感器在国内飞机上的应用前景进行了展望。     

浅谈民用大飞机结构技术的发展

 在分析了世界上先进的大型民机发展和研究计划后,分析和总结了大型民用飞机结构技术发展的总体趋势。介绍了用于先进大型飞机中选材、结构设计、先进的制造技术、机构强度分析、防雷击技术的现状和趋势。结论是复合材料将代替金属结构,而金属结构的设计、制造也将随之发展,以解决采用复合材料带来的新挑战;先进的数字化结构设计和仿真正代替传统的图纸设计。相应的分析和仿真工具如CFD等将应用到数字化设计中,在新型飞机设计中,将大大减少试验并改善质量;一些新概念的结构将广泛应用到飞机结构中,如智能材料结构在机翼上的应用,以改善空气动力、飞机的气动弹性控制和结构的健康监控。     

光纤传感器在测量领域的发展与应用

光纤传感器是近年来发展起来的一种新型传感器的技术，本文介绍了两种不同类型的新型光纤传感器的结构原理及在不同领域的应用，并介绍了光纤传感器在测量领域广阔的应用前景。     

磁致伸缩技术在飞机燃油测量系统中的应用

航空电子设备正逐渐向数字化、智能化方向发展。在飞机燃油测量系统中，传统的液位测量技术已影响了这一趋势的发展。磁致伸缩技术的引入不但解决了这一问题，同时提高了飞机燃油测量系统的测量精度和可靠性。文中通过对采用磁致伸缩技术的液位测量传感器主要结构和工作原理的介绍，分析出这种传感器在航空领域应用的优势和发展前景，并给出应用这一技术的飞机燃油测量系统的电路和软件设计。     

基于Ti/TiN薄膜传感器的飞机金属结构裂纹监测

针对飞机金属结构在服役过程中的裂纹实时监测需求,提出一种Ti/TiN导电薄膜与电位监测原理相结合的结构裂纹监测研究方案。首先,通过真空离子镀膜技术在结构易于出现裂纹的部位制备了Ti/TiN薄膜传感器。然后,进行了传感器膜层与2A12-T4铝合金基体的损伤一致性验证。结果表明,传感器与基体具有良好的损伤一致性。最后,进行了两组基于Ti/TiN薄膜传感器的裂纹监测试验,主要研究结构裂纹与传感器电位之间的相互关系,并对两组电位监测结果进行对比。结果表明,通过分析Ti/TiN薄膜传感器电位的变化可以实现对2A12-T4铝合金结构裂纹萌生和扩展进行实时监测,两组试验的电位监测结果具有良好的重复性。     

智能复合材料结构在未来飞机上的应用

智能复合材料结构是将传感器阵列、接收器件、发射器件埋嵌在复合材料中,将结构与电子系统功能溶合的一种新结构。美国计划在21世纪初研制出全智能结构飞机。本文仅说明智能复合材料结构在飞机上的应用前景,并从损伤评估、应变测量、改变应力、抑制振动以及天线元件等方面介绍当前的研究成果。     

我国自行开发的五坐标数控铣床

本文详细描述了SKX—800型五坐标数控铣床的结构、性能特点、设计及研制过程同时,介绍了该设备在飞机、发动机及民品制造等领域的广泛用途。     

复合材料结构健康监测技术在飞机中的应用

结构健康监测(SHM)实现了工程结构设计与使用上的技术性跨越.将SHM应用于复合材料中,使得智能结构的设计与制造成为了现实.文章重点阐述了飞机复合材料结构SHM技术所面临的技术问题.SHM使飞机复合材料结构得视情维修以及降低其使用周期内成本成为可能,可以促使复合材料结构设计与制造的优化,最后指出了为实现复合材料SHMS所需要重点研究的理论与技术.     

面向飞行器结构健康监测智能蒙皮的柔性传感器网络综述

飞行器智能蒙皮技术是一项改变未来先进飞行器设计的革命性新技术,结构健康监测是其功能的重要体现之一。为了实现飞行器结构健康监测智能蒙皮,需要在飞行器结构中一体化集成大规模的柔性传感器网络,针对飞行器智能蒙皮应用的实际需求和限制,结合不同的结构健康监测方法,综述了相应的柔性传感器网络的设计、制造工艺和功能实现。最后总结和展望未来飞行器智能蒙皮技术发展面临的关键挑战。     

五坐标联动CNC砂带磨床的研制

本文描述了五坐标联动计算机数控砂带磨床的结构、性能特点、设计及研制过程;同时,介绍了该设备在透平机械叶片、飞机机翼构件及民品制造等领域的广泛用途。     

复合材料飞机地板

本文介绍了复合材料热固性夹层结构和热塑性夹层结构在飞机地板的应用及其制造工艺，指出了最近开发的热塑性塑料在一些结构中有取代热固性增强塑料的趋向。     

MD—90—30飞机尾段结构工艺性分析

在中国干线飞机项目中，即中国和麦道公司合作生产ＭＤ-９０飞机的项目中，沈阳飞机工业（集团）有限公司负责尾段的制造。本文从结构、材料和工艺技术等几方面介绍与ＭＤ-９０-３０飞机尾段制造有关的一些情况。     

飞机短舱吊挂结构状态监测系统软硬件集成化设计

针对飞机短舱和吊挂关键结构部位状态监测的需求与目标,制定了总体监测方案,根据结构的特点对多种传感器进行了合理化布局,并对多台监测设备的软硬件进行了集成化设计,解决了多设备总线通信、3D模型显示与处理、数据库管理、人机交互界面设计等关键技术,利用Lab VIEW编制了上位机软件,实现了用一台上位机管控多传感器数据采集、多设备参数配置与数据传输、多类型数据存储与管理等复杂功能,并且能在3D模型上实时动态显示结构状态变化,还具备了结构状态变化动态回放、历史数据可查询以及可扩展性等功能。验证试验表明,该系统达到了飞机结构状态监测的实时性和准确性、结果显示直观性、数据管理规范性、人机交互便捷性等设计目标,对于飞机结构状态监测系统集成技术的发展具有一定的意义。     

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。     

飞机复合材料结构闪电防护技术研究

闪电是飞机飞行安全的重大威胁。随着导电性能极低的复合材料结构在飞机上用量的日益提高,为保证飞机飞行安全,必须有针对性地研究复合材料机体结构的闪电防护措施。本文对复合材料机体结构的闪电防护措施进行了探索,并介绍了某型飞机全复合材料机身段的闪电防护设计及相关研究进展情况。