[发明专利]检测、量化和/或定位飞行器夹层结构中的水的系统及使用该系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测、量化和定位飞行器盒型结构中、尤其夹层型复合结构中的水的存在的系统和方法。本发明在航空学中、尤其在对飞行器结构进行非破坏性控制的维护领域中有应用。更具体地，本发明可以应用于所谓盒结构，即由夹层型复合材料制成的封闭结构，其中，该封闭结构具有外部碳封皮和由例如Nomex的硬板制成的内部蜂窝层或使用玻璃纤维的蜂窝结构。

背景技术

在航空学中，尤其在对服役中的飞行器的维护中，检测飞行器结构中的水的存是重要的。水可存在于飞行器的特定部件中，尤其是在由夹层型复合材料制成的部件中。“夹层”型材料是一种具有蜂窝型细胞状或肺泡状结构的材料，该结构在每侧覆盖有蒙皮(skin)。这些蒙皮可以由不渗透性材料制成。它们可被成形为在该部件的边缘会合，从而形成围绕所述肺泡状结构的封皮。这些部件被称为是盒装的。例如，起落架舱门或舱口盖、舵、天线屏蔽器或还有升降舵是常常由夹层复合材料制成的部件。如今，这些部件中、尤其中间区中的水的存在影响了这些结构的性能和重量。这在飞行中可能导致飞行器部件上的有害行为。目前，这些结构中的水的存在要么通过在维护阶段中进行定期检查来检测，要么通过其存在的迹象(结构的膨胀、凝结斑等)来检测，或者在极端情况下，通过这些结构的重量的增加对机械致动器的影响来检测。

在特定情形下，部件可能被损坏，导致部件的完全改变。尤其当在夹层型复合部件中检测到水时，必须强制性地移除该部件，并且，必须修理由该水造成的损坏。为此，飞行器不得不停航一定时间。而且，在任何修理之前，必须使飞行器停航以检查这些部件，来确定水的存在或不存在。为执行飞行器的检查，必须使飞行器停航相对长的时段。目前，使飞行器停航是成本高的。此外，目前使用的检查技术也是成本高的，并且常常难以实施。例如，通过热摄像术(thermography)或放射线摄像术(radiography)技术来进行飞行器的结构的检查，以检测水的存在。热摄像术必须对整个结构进行加热，而放射线摄像术必须隔离待被检查的部件。这些非破坏性检查技术是复杂的，它们的实施是冗长的，并且，它们要求特别小心地使用。

发明内容

本发明的精确目的在于克服上面解释的技术的缺点。为此，本发明提出了一种借助于在待被检查的结构中产生的电磁微波来检测、量化和/或定位夹层结构中的水的存在的系统和方法。该系统和该方法用于容易地检测所述结构中水的存在，使得能够提早并因此以较低成本进行修理。

更具体地说，本发明涉及一种用于检测飞行器的夹层结构中的水的系统，其特征在于其包括：

-微波发生器；

-安装在所述结构中的至少两个微波发射器/传感器；

-能够在微波在所述结构中传播之后检测微波的微波检测器；以及

-与库(library)相关联的数据处理单元，其中，该库包含当为空时的所述结构的至少一个模型。

该系统可因此用于检测夹层结构中的水的存在并且量化该水。

本发明还可以包括一个或多个下述特征：

-每个发射器/传感器具有固定到所述结构的基座和定位于所述结构内的传导棒；

-所述发生器产生关于中心频率而频率调制的微波，其中，所述中心频率根据所述结构来选择；

-关于水的激发频率以1GHz量级的频率间隔来调制微波，该激发频率取决于所述结构；

-所述系统具有分布在所述结构中以通过三角测量来定位水的至少三个发射器/传感器。以此方式，本发明的系统可用于确定水点的一个或多个位点；

-所述发生器产生脉冲；

-微波发射器/传感器被嵌入所述的结构中，而微波发生器、微波检测器、数据处理单元和库位于地上；

-夹层结构包括由不透微波的材料制成的两个蒙皮以及由低微波吸收材料制成的中间区；

-蒙皮由碳制成，而中间区由蜂窝材料、Nomex或玻璃纤维或诸如特定合成泡沫材料的低微波吸收材料制成。本发明还涉及一种用于检测飞行器夹层结构中的水的方法，其特征在于其包括：

-在夹层结构中发射微波；

-在微波在所述结构中传播之后由传感器接收这些微波；

以可变频率连续扫描，以确定水的存在以及该水的量。

本发明还涉及一种检测飞行器夹层结构中的水的方法，其特征在于其包括：

-在夹层结构中发射微波；

-在微波在所述结构中传播之后由传感器接收这些微波；

-确定这些微波在所述结构中的传播时间；并且