[发明专利]航空器的结构健康监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及结构健康监测技术领域，尤其涉及一种航空器的结构健康监测系统。

背景技术

目前，针对航空结构的结构健康监测（Structural health monitoring,SHM）研究变得日益重要。SHM由传统无损检测技术发展而来，该技术利用集成在结构中的传感/驱动元件网络可对结构状态进行实时在线检测，可有效提高航空结构安全性、降低维护费用和延长服役周期。

国内外民用航空公司的多项研究计划中都包括了SHM技术。美国波音公司在Delta767上已进行了湿度监测研究，并在新型飞机B787上探索采用SHM新技术，对如何发展符合FAA适航要求的结构健康监测系统进行了专门论证和研究，并制订了健康监测技术应用发展的5个阶段。欧洲空客公司针对民机不同部位提出了相应的SHM需求。最近在A380全尺寸疲劳试验中布置了超过150个新型真空比较监测（Comparative vacuum monitoring,CVM）传感器来监测关键区域的疲劳裂纹。该公司把SHM技术作为最新研制飞机A350的五项重要创新技术之一，制定了具体的技术实现路线。巴西航空公司把SHM技术纳入民用飞机维护发展计划中，并提出了基于MSG-3维修大纲的SHM标准化实施流程。加拿大庞巴迪航空公司也积极开展SHM技术在新一代民机上的应用。针对SHM技术在航空工业中的急迫应用需求，世界各主要航空制造公司、航空管理机构、美国国防部和著名科研院所等于2006年共同成立了结构健康监测航空工业指导委员会（AISC-SHM）来编写结构健康监测应用规范和指南，以推动SHM在实际航空结构中的工程应用。而在实际航空工程应用中，面向航空结构的SHM系统是非常重要的研究内容之一。

世界主要航空制造公司分别提出不同的航空SHM系统概念，如巴西航空公司初步提出离线和在线两种SHM系统方案。在市场上已有的航空SHM系统中，美国Acellent公司针对不同的监测需求研制出不同的监测系统，并与美国军方和世界主要航空制造公司合作开展在实际飞机结构中的应用研究。澳大利亚的SMS公司发展出基于相对真空监测（Comparative vacuum monitoring,CVM）的裂纹监测系统。国内袁慎芳研究小组研发了多种基于压电传感器的主被动飞机结构健康监测系统。西安交通大学同浙江精功集团合作研究出机载智能涂层监控系统，在军机上得到应用。这些系统虽然分别具有不同的监测功能，但是集成度普遍不高，造成单个系统很难满足航空结构多种监测需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种航空器的结构健康监测系统，以集成多种结构健康监测功能，克服现有航空结构健康监测系统功能单一的缺点。

本发明实施例提供了一种航空器的结构健康监测系统，所述系统包括：

传感器网络，与第一子系统、第二子系统、第三子系统、第四子系统及第六子系统连接，用于向第一子系统、第二子系统、第三子系统、第四子系统及第六子系统提供传感信号；

第一子系统，与所述传感器网络、第五子系统以及第六子系统连接，用于对大尺寸航空结构的多损伤定量化监测；

第二子系统，与所述传感器网络、第五子系统以及第六子系统连接，用于对航空金属结构高应力区域微小裂纹的监测，以及对航空复合材料结构高应力区域分层、脱粘和纤维断裂等损伤的监测；

第三子系统，与所述传感器网络、第五子系统以及第六子系统连接，用于航空复合材料结构的外部撞击进行定位及载荷重构；

第四子系统，与所述传感器网络、第五子系统以及第六子系统连接，用于对航空结构关键区域应变的分布式实时测量及相应载荷重构；

第五子系统，与所述传感器网络、所述第一子系统、所述第二子系统、所述第三子系统、所述第四子系统及所述第六子系统连接，用于航空结构剩余强度和寿命进行预测；

第六子系统，与所述传感器网络、所述第一子系统、所述第二子系统、所述第三子系统、所述第四子系统、所述第五子系统连接，用于控制协调其他子系统的工作，管理传感器网络。

本发明实施例提供的航空器的结构健康监测系统，通过在该系统内集成具有大面积多损伤监测功能的第一子系统、具有微小损伤监测功能的第二子系统、具有撞击监测功能的第三子系统、具有应变监测的第四子系统以及具有结构剩余强度和寿命预测功能的第五子系统，提高了航空器健康监测系统的集成度，克服了现有航空结构健康监测系统功能单一的缺点。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：