[发明专利]基于光纤传感技术的飞机结构载荷监测系统

说明书

本发明公开了一种基于光纤传感技术的飞机起落架结构载荷在线监测系统，包括：多个光纤光栅加速度传感器，布置在起落架减震支柱上设置的C字型支架上；多个光纤光栅应变传感器，布置在起落架的斜撑杆部位；光纤光栅解调仪，与多个光纤光栅应变传感器、多个光纤光栅加速度传感器通过光纤连接，用于获取传感数据并进行解调；数据处理模块，与所述光纤光栅解调仪连接，用于存储和管理光纤光栅解调仪输出的解调后的传感器数据；在线监测模块，用于估算飞机起落架的剩余寿命。

技术领域

本发明涉及一种应用于航空领域内飞机起落架结构载荷的健康监测技术，具体地说是一种基于光纤传感技术的飞机起落架结构载荷在线监测系统。

背景技术

飞机起落架作为飞机重要安全功能部件，是用于飞机起飞、着陆、地面滑行和停放的重要支持系统，在飞机机体和机轮刹车系统之间起着桥梁作用，其结构性能的优劣直接影响着飞机起飞、着陆时的性能和安全。由于起落架本身结构复杂，非线性因素很多，在起飞着陆过程中要承受较大的冲击载荷，是飞机的主要承力构件，它吸收和耗散飞机在着陆及滑行过程中与地面形成的冲击能量，保证飞机在地面运动过程中的使用安全，且受偶然因素的影响比较大，因此起落架的使用条件较飞机结构的其它部件更为恶劣。起落架一旦损伤破坏，将严重危及飞行安全。因此，有必要对飞机起落架的载荷进行实时监测，并以此判断起落架的结构状态，估算剩余寿命，为维修人员提供检修依据。

在航空航天领域内,对于各类传感器的使用极其密集。而对它的灵敏度、体积和重量都有较高的要求。对于一架飞行器的起落架结构载荷监测需要的传感器数量庞大,因此传感器的尺寸、重量就变得尤为重要。目前，基于电阻应变片的载荷监测方法是飞机起落架结构载荷监测的重要技术手段。在针对飞机起落架关键部位的载荷监测过程中发现，电阻应变片监测的应变区域往往结构复杂，空间狭小。这造成了此区域内传感器导线繁多、导线间互相干扰，并因为导线繁多增加了结构的重量。同时，系统所占空间较大，供电复杂，造成了大体积、高能耗和操作复杂等问题。另外,飞机起落架在起飞着陆过程中都会受到极其严酷的环境的影响。现有的传统电类传感器,很容易受环境因素的限制不能在极端的飞行环境下正常工作，这必然会影响飞机起落架载荷监测的准确性，导致灾难性事故。

目前，现有的监测方法主要采用电类传感器进行监测，由于电类传感器本身易受电磁干扰，不具备防爆功能且在恶劣的环境中工作困难，采用多点测量时组网困难，使得信号的及时处理受限。此外，采用该电类传感器测量具有灵敏度不高、不耐高温，抗腐蚀性差等缺点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于光纤传感技术的飞机起落架结构载荷在线监测系统，可在恶劣环境中工作，且通过对载荷与形变的间接测量，在飞机起落架结构损伤严重时及时预警，确保飞行安全的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于光纤传感技术的飞机起落架结构载荷在线监测系统，包括：

多个光纤光栅加速度传感器，布置在起落架减震支柱上设置的C字型支架上；记录每个测点安置的加速度传感器空载状态下初始波长λ₁，实时监测加速度传感器的实时波长λ₂；

多个光纤光栅应变传感器，布置在起落架的斜撑杆部位；光纤光栅应变传感器空载状态下的初始波长λ₃，实时监测光纤光栅应变传感器实时波长λ₄；

光纤光栅解调仪，与多个光纤光栅应变传感器、多个光纤光栅加速度传感器通过光纤连接，用于获取传感数据并进行解调；计算实时加速度大小为λ₂-λ₁/K，K为光纤光栅加速度传感器的灵敏度系数，计算实时应变大小为λ₄-λ₃/K'，其中K’为光纤光栅应变传感器的灵敏度系数

数据处理模块，与所述光纤光栅解调仪连接，用于存储和管理光纤光栅解调仪输出的解调后的传感器数据；