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。     

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.     

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。     

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。     

飞机结构疲劳与结构完整性发展综述

飞机结构设计与强度分析是影响飞机结构安全的关键因素,从静强度到安全寿命、损伤容限理念的提出,再到耐久性概念和结构完整性规范的形成,经历了飞机设计理念和技术体系不断完善的过程。然而,目前结构完整性理念在工程实际中的贯彻仍停留在产品研制和检测的层面,限制了其更深层次的作用。介绍了飞机结构设计从静强度设计到结构完整性设计的发展历程、飞机结构完整性的基本概念和飞机结构完整性大纲（ASIP）的主要特点;通过"5个任务",突出了结构完整性大纲从传统设计阶段的分析和检测规范到产品全生命期的过程控制与管理规范的提升转变;最后通过2个典型型号案例,介绍了飞机结构完整性理念在设计、验证与使用维护全生命期的成功应用。通过对基本概念的剖析以及对主要设计理念发展的梳理,展示了飞机结构安全策略从设计研制阶段到全生命期控制的质变过程,指出了结构完整性理念从基于试验的体系方法向着数字化方向发展的趋势。     

飞机结构强度技术现状与前沿研究方向

中国飞机强度研究所针对各种航空平台机体结构强度的需求，在飞机结构耐久性／损伤容限和可靠性分析与验证、动强度设计与验证、新材料结构强度设计分析与验证、计算结构技术与强度虚拟验证、飞机结构综合环境强度分析与验证、航空噪声／振动环境研究与验证、全尺寸飞机结构静力／疲劳试验技术等方面开展了大量的预先研究工作。本文简述了中国飞机强度研究所近期在预先研究方面的主要进展和取得的研究成果，对结构强度的前沿研究方向作了分析，还对国内飞机结构强度研究需要加强的若千方面提出了几占、建议。     

基于先进传感器技术的航空材料无损检测进展

SHM是一种新的预警范例,可以用来防止灾难性失效,明确修补策略,减少维修成本,提高飞机安全.最有前途的SHM技术需要先进的智能化传感器,例如小型PZT传感器和光纤传感器,使之容易嵌入或粘接到重要的飞机结构上.基于实时原位SHM的视情维修将是飞机无损检测和维修理论的未来发展方向.     

基于作战完整性的军用飞机结构强度发展思考

飞机结构作战完整性是一个综合性较强的结构通用质量特性，是飞机结构发挥作战适用性和作战效能的基础，主要包括耐久性、保障性、安全性、结构能力、生存性和修复性6 方面的特性，且相同的结构设计技术 对6 方面特性的影响可能不同。为实现飞机结构作战完整性的提升，通过对飞机结构作战完整性概念及作战特点的分析，从结构作战完整性6 个主要方面特性的角度出发，探讨了其对飞机结构强度的发展需求，并分析了典型结构设计技术对飞机结构作战完整性的影响，以期为飞机结构强度的相关分析提供参考和依据。     

智能型结构健康监控

据FAA适航审定中心介绍,现有的结构健康监控(SHM)传感器在保护金属和复合材料结构时被证明是有效的.FAA的实验室与波音公司合作,在实验室和5架民用飞机上对此类传感器进行了检测.     

飞行器用透波材料及天线罩技术研究进展

介绍了国内外飞行器用透波材料及天线罩的发展现状及应用需求,分析了在不同飞行马赫数、飞行时间、频带、功能等特殊环境下材料的性能,在此基础上提出了飞行器透波材料及天线罩的发展方向。     

飞行器用热防护材料发展趋势

综述了飞行器热防护材料的发展历史,重点介绍了典型非烧蚀热防护材料体系,并根据新型飞行器对于热防护材料的需求,对未来热防护材料发展趋势进行了分析。     

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。     

A cost driven predictive maintenance policy for structural airframe maintenance

Airframe maintenance is traditionally performed at scheduled maintenance stops.The decision to repair a fuselage panel is based on a fixed crack size threshold,which allows to ensure the aircraft safety until the next scheduled maintenance stop.With progress in sensor technology and data processing techniques,structural health monitoring (SHM) systems are increasingly being considered in the aviation industry.SHM systems track the aircraft health state continuously,lead ing to the possibility of planning maintenance based on an actual state of aircraft rather than on a fixed schedule.This paper builds upon a model-based prognostics framework that the authors developed in their previous work,which couples the Extended Kalman filter (EKF) with a first order perturbation (FOP) method.By using the information given by this prognostics method,a novel cost driven predictive maintenance (CDPM) policy is proposed,which ensures the aircraft safety while minimizing the maintenance cost.The proposed policy is formally derived based on the trade-off between probabilities of occurrence of scheduled and unscheduled maintenance.A numerical case study simulating the maintenance process of an entire fleet of aircrafts is imple mented.Under the condition of assuring the same safety level,the CDPM is compared in terms of cost with two other maintenance policies:scheduled maintenance and threshold based SHM maintenance.The comparison results show CDPM could lead to significant cost savings.     

耐高温隔热材料组合结构模拟研究与试验验证

以热防护系统隔热组合结构中不同隔热材料厚度尺寸为计算变量,以飞行器主结构温度极值即最低背面温度为目标参数,以组合结构中第二层材料最高使用温度为约束条件建立隔热组合结构模型,并进行了石英灯考核验证。采用通用软件ANSYS 进行一维瞬态有限元热分析,将模型计算结果和试验结果进行了全面对比,各项数据吻合良好。     

雷达吸波结构材料及新型吸收剂的研究进展

综述了夹层型吸波材料及层板型吸波材料的吸波机理、设计原则、构成要素及应用效果。详细介

绍了铁磁性吸收剂、碳基吸收剂及新型吸收剂等吸波材料常用吸收剂的研究现状、应用前景及每种吸收剂的优

点和不足之处,探讨了未来吸收剂的发展前景、发展趋势。

     

热致变色涂层技术研究进展

热致变色涂层技术是航天器热控分系统的一项重要技术,对于未来航天器执行多任务、适应空间复杂多变的热环境具有重要意义。文中分析了航天器热控对热致变色涂层技术的需求,介绍了热致变色涂层的技术原理和国内外研究情况。在此基础上,总结了热致变色涂层技术的发展规律及趋势,并对我国热致变色涂层技术的后续发展提出了建议。     

美国POGO 抑制装置的材料工艺

综合介绍了美国运载火箭发展历史中所使用的囊式蓄压器、弹簧活塞式蓄压器、金属膜盒式蓄压

器和注气式蓄压器等POGO 抑制装置的材料和工艺发展。通过对美国POGO 抑制装置的材料与工艺的介绍,

为我国相关领域的材料和工艺发展提供参考。

     

PIP 法制备SiBN 纤维增强氮化物陶瓷基复合材料Ⅰ———纤维和先驱体性能分析

利用先驱体聚合物浸渍-裂解(PIP)技术制备SiBN纤维增强氮化物陶瓷基复合材料,对SiBN纤维、聚硅硼氮烷有机先驱体裂解以及SiBN纤维增强氮化物陶瓷基复合材料性能进行了分析。研究表明:聚硅硼氮烷先驱体在氨气气氛下裂解得到的陶瓷产物碳含量较低,其裂解产物介电常数在3.0左右,介电损耗小于0.01;SiBN纤维中C和O元素含量均较高,碳的存在对材料介电性能影响明显;制备的氮化物陶瓷基复合材料弯曲强度为88.52 MPa,弹性模量为20.03 GPa。