光纤用于复合材料无人机结构健康监测

2015-04-16 10:58:58 来源： 浏览次数：0

据英国《飞行国际》网报道，高强度重量比，耐腐蚀和疲劳强度使复合材料成为无人机结构的极佳候选材料。

为此，以色列航空工业公司的无人机——从最小到最大的，是由复合材料制成的，虽然带来部件如机翼等的维护问题。

常规检验程序很难应用在复杂的复合材料结构件，且可用的非破坏性测试方法需要训练有素的技术人员，导致运营成本高。

飞行国际独家表示，据IAI公司的执行副总裁和工程和开发集团总经理摩西•梅迪纳公布了IAI公司开发的新光纤应变-传感无人机健康监测系统的细节，它是基于瑞利背向散射分布式应变传感技术。

“新系统是基于嵌入式光纤测量机翼上的外部荷载下的应变分布。”梅迪纳解释道。

他说，它们的小直径意味着光纤可以很容易地嵌入到大型复合材料结构组件:“他们是灵活的、被动的、对环境因素不敏感、抗电磁干扰。”

梅迪纳说的方法之一是基于光纤瑞利背向散射测量, 这种效果是由于光纤的折射率随机波动，沿着纤维作为位置的函数。

背向散射光的振幅作为距离的函数是随机的，但是对于任何给定的纤维，对于给定的纤维布局，该值是固定的。梅迪纳说。

外部刺激，如机械应变或温度的变化会导致局部反射光谱的变化。用一个厘米的空间分辨率，可以监视压力超过数万米的标准单模光纤，而不需要任何准备。

机翼的结构健康监测是通过比较无人机在相同的加载条件下、在不同的时间使用时光纤执行的应变特征的测量。

当不同的无人机部件在IAI公司的复合材料部门被加工出来，光纤被嵌入到翼梁和其他机身部分，以发现应变损伤。

这个系统被嵌入到所有公司的苍鹭TP无人机上——该公司生产的最大的型别，无人机所有的前翼梁实施健康监控。

每次飞行或者一系列飞行结束后，光纤连接到一个装有可转换嵌入式系统的输入转化为数据的特殊算法的设备上，可以指出需要注意的地方。

“我们已经知道，系统增加了20%的平均间隔时间检验,”梅迪纳强调。

据梅迪纳称，该法容易获得数据支持预防性维护，避免了其他方法所涉及的可能的人为错误的定期检查。

据梅迪纳称，无人机的健康管理是至关重要的:“在一个载人平台,飞行员也是传感器，可以检测发生的故障。仅在无人机健康监测系统”。

新的基于光纤的健康监测系统不受光的影响，以确保精确的读数，即使在恶劣的天气。

新系统已经安装在以色列空军的苍鹭TP上，到目前为止累计约2000小时飞行时间。据开发团队称，在一个序列1000 h，没有虚假的迹象。

系统正安装在公司的无人机上，但其他用途已经被评估，如利用其监测直升机复合材料机身部分发现并锁定裂缝。公司也用它来测试其湾流G280公务机。

成功的成果鼓励公司在其他活动中采用该系统，如将客机改型为加油机、运输机或特种飞机。梅迪纳和他的团队说，基于光纤健康监测系统是一个“革命”， 在未来将会在许多航空项目中使用。（中国航空工业发展研究中心 陈亚莉）

信息来源：中国国防科技信息网　　编辑：苟丽丽