复合材料冲击损伤检测维护对SHM技术需求分析

随着航空新技术的发展,复合材料结构健康监测(SHM)技术成为飞机结构设计的热点。SHM在设计过程中,除了要考虑在技术实现方面的需求,还应考虑实际维修工作和适航要求对SHM技术的需求。本文结合现阶段复合材料冲击损伤检测维护程序,考虑SHM技术的发展趋势和适航要求,分析了SHM技术运用后的维修场景,提出了复合材料冲击损伤检测维护对SHM技术需求。     

复合材料夹层结构在航空领域的应用

详细描述了复合材料夹层结构及几种常用芯材的性能特点,综合分析了复合材料夹层结构在飞机上的应用案例,对各种夹层结构芯材成型工艺的重点、难点进行了探析,得到了复合材料夹层结构的性能概况及使用工艺要求,可为复合材料夹层结构设计、制造提供参考。     

基于结构健康监测的飞机结构 MSG-3 分析

结构健康监测(SHM)技术被广泛引入到了飞机设计与维护,本文依据现阶段SHM技术的发展现状,将SHM技术与MSG-3分析思想融合,制定了一种针对采用SHM技术飞机结构的计划维修分析流程。     

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。     

复合材料变厚度加筋板后屈曲耐久性/损伤容限一体化设计研究

在先进的复合材料飞机结构上大量采用复合材料加筋板这种结构形式。因此,本文着重研究了复合材料变厚度加筋板后屈曲、冲击损伤与冲击损伤对承载能力的影响,以及复合材料变厚度加筋板冲击损伤、后屈曲、耐久性/损伤容限设计一体化综合试验方法。最后,作者根据多年从事飞机型号结构设计经验,并结合本文的研究结果,总结出15项复合材料变厚度加筋板后屈曲耐久性/损伤容限一体化设计技术,以期对我国预研新机的复合材料飞机结构设计,对已研飞机的复合材料飞机结构改进、评定有所启示。     

复合材料平尾中央翼的界面强度分析与改进设计

正复合材料与金属相比有较高的比强度与比模量,因此复合材料整体结构设计与生产技术是减轻结构重量、降低生产成本的一种有效途径,是目前国际上飞机复合材料结构设计与制造领域重点发展的关键技术之一。自20世纪60年代开始,复合材料零部件开始得以在直升机上应用,使直升机的重量效率(有效载荷/起飞重量)有了大幅度提高。复合材料在直升机上的应用经历了从次承力结构至主承力结构缓慢发展的过程。尽管已大量应用于直升机     

复合材料制造技术现状及在飞机制造业中的应用

雷神飞机公司和波音公司研制的机身壳体部件所采用的先进复合材料自动化制造技术,已成为国际飞机制造厂商占领世界航空市场的战略性选择.在回顾我国复合材料制造技术发展历程的基础上,对该技术在飞机制造业中的应用与发展进行了分析和探讨.     

复合材料损伤及结构修理技术

复合材料已经广泛应用于航空领域,成为飞机结构的主要用材之一.复合材料的损伤破坏机理与金属截然不同,在飞机大量采用复合材料结构后,其维护问题变得更加突出.本文对复合材料的主要损伤类型进行了介绍,对各种无损检测方法进行了总结,并举例说明飞机复合材料结构损伤的定义与描述方法.在此基础上,介绍了飞机复合材料结构的修理流程与主要修理方法,并对相关的试验与理论研究成果进行了综述.     

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。     

关于复合材料结构健康监测

复合材料在飞机机体和发动机中扮演着越来越重要的角色,同时也促进了无损检测技术（NDT）的发展,也成为真正意义上结构健康监测(SHM)的重要开端。虽然复合材料部件相比铝材部件的维修需求更少,但是同样也需要检查和修理。而且,随着复合材料在新飞机或发动机中所占比重的不断增大、部件数量增多且结构越来越复杂,其检查和维修的经济性变得越来越关键。     

基于压电传感网络的结构健康监测扫查系统的设计及实验研究(英文)

基于主动Lamb波和压电传感器网络的结构健康监测技术是一种评估航空结构健康状态的有效方法。在实际应用中,监测大型结构需要使用压电传感器网络。扫查这些压电传感器网络中的压电激励-传感通道以达到在线的结构健康监测是非常重要的。基于PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)平台,研发了一套基于主动Lamb波和压电传感器网络的集成多通道扫查系统,该系统结构紧凑、便于携带,能大规模自动扫查激励-传感通道并进行损伤评估。提出和讨论了该系统中:4通道PXI程控增益电荷放大器的实现、支持276个激励-传感通道的外部扫查模块和集成的结构健康监测软件的实现。最后,主要讨论了系统在某型无人机碳纤维复合材料机翼盒段上的功能验证实验,包括:压电贴层的设计、激励信号频率的选择方法、损伤成像的功能性测试、系统稳定性测试和载荷对信号的影响。实验结果验证了该系统的稳定性和损伤监测功能。     

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...     

动态优化中的动响应高阶修改及灵敏度分析

本文通过建立设计变量空间到重分析变量空间的映射关系,然后在重分析变量空间,考虑动响应高阶方向导数及动响应修改量的泰勒级数表达式,利用模态分析技术,推导出一套动响应高阶修改和计算动响应梯度的公式。其工作量完全同于一阶导数修改。公式适合于采用模态截断来限制计算代价的大型飞机结构动态优化设计。算例表明公式具有高精度和高效率。     

民机结构修理设计与批准流程研究

针对航线上使用的民用飞机结构修理问题,从修理设计及适航要求两方面出发,提出了能够同时满足工程要求和适航要求的一体化流程,可有效提高修理设计效率及修理请求的响应速度。     

Improved Wavelet-based Spatial Filter of Damage Imaging Method on Composite Structures

Piezoelectric sensor array-based spatial filter technology is a new promising method presented in research area of structural health monitoring (SHM) in the recent years. To apply this method to composite structures and give the actual position of dam-age, this paper proposes a spatial filter-based damage imaging method improved by complex Shannon wavelet transform. The basic principle of spatial filter is analyzed first. Then, this paper proposes a method of using complex Shannon wavelet transform to construct analytic signals of time domain signals of PZT sensors array. The analytic signals are synthesized depending on the principle of the spatial filter to give a damage imaging in the form of angle-time. A method of converting the damage imaging to the form of angle-distance is discussed. Finally, an aircraft composite oil tank is adopted to validate the damage imaging method. The validating results show that this method can recognize angle and distance of damage successfully.     

大型客机维修成本优化研究

在设计初期通过加强可靠性设计与维修性设计降低大型客机直接维修成本(DMC),是提高大型客机经济性的有效途径。本文建立了基于可靠性设计参数和维修性设计参数的大型客机维修成本模型,采用协同优化方法对可靠性和维修性设计参数进行协同优化,寻求降低维修成本的满意设计参数。通过对维修成本模型中的设计参数的优化,给出了协同优化方法进行复杂的大型客机维修成本设计优化的一般思路。并用大型客机起落架系统的直接维修成本优化算例验证了协同优化算法解决大型客机维修成本优化问题的有效性。     

无损检测可靠性与寿命控制方法

提出一种测定缺陷检出概率曲线的方法, 成功地解决了传统方法无法解决的检出频率波动性和非单调性问题, 给出了缺陷检出概率置信下限公式和POD/CL裂纹尺寸公式。并且提出控制寿命的新概念, 给出了最佳检查周期和最佳独立检测次数方法, 该方法既可以有效地控制裂纹漏检概率, 又可以控制结构的裂纹扩展寿命和检查周期, 从而可对结构进行概率损伤容限设计。      

Non-destructive Evaluation of Composite Pressure Vessel by Using FBG Sensors

In recent years, advanced composite structures are used extensively in many industries such as aerospace, aircraft, automobile, pipeline and civil engineering. Reliability and safety are crucial requirements posed by them to the advanced composite structures be- cause of their harsh working conditions. Therefore, as a very important measure, structural health monitoring (SHM) in-service is defi- nitely demanded for ensuring their safe working in-situ. In this paper, fiber Bragg grating (FBG) sensors are surface-mounted on the hoop and in the axial directions of a FRP pressure vessel to monitor the strain status during its pressurization. The experimental results show that the FBG sensors could be used to monitor the strain development and determine the ultimate failure strain of the composite pressure vessel.     

Exploration and implementation of commonality valuation method in commercial aircraft family design

Commercial aircraft family design can reduce development costs, shorten development cycles, and expand the market coverage of aircraft. Commercial aircraft family development has become one of the most important features of modern aircraft design. This paper explores the effects of commonality on different aircraft models in a commercial aircraft family. The existing product commonality indexes are summarized and their limitations in the application to aircraft design are discussed. Then a new component commonality index is proposed based on the component decomposition structure. A model for calculating the aircraft program value is established,which considers development costs, manufacturing costs, sale price, operation costs and residual costs. The effects of aircraft commonality on time and economic costs of both development and manufacturing, and on sale price, are analyzed and quantified. The commonality evaluation strategy is obtained, which features comprehensive consideration of the aircraft program value and time costs. The break-even analysis of aircraft is proceeded on the basis of costs and price data. By using a real option method, the strategy considers the uncertainty of the aircraft program and the flexibility of the manufacturer. This strategy proves to be rational and applicable to aircraft design based on the calculation of three examples and the analysis of parameter sensitivity.