本文提供了有关起落架结构健康监测 (SHM) 系统开发的信息,该系统通过直接负载测量以及支柱维修检测算法提供预测/诊断 HUMS 功能。该系统通过将新传感器集成到起落架组件中来提供先进的监测技术。直接负载测量方法是当前跟踪机身起落架系统和机身支撑结构疲劳损伤方法的范式转变,这些方法依赖于 SHM 设备以各种采样率在机上记录的飞机参数数据收集。起落架 SHM 提供直接负载测量、重量/平衡计算以及对起落架组件执行基于条件的维护 (CBM) 的能力。NAVAIR 与 ES3 签订合同,通过小型企业创新研究 (SBIR) 计划(通过 N121-043 主题的第二阶段奖励)支持起落架 SHM 的开发。提议的解决方案将直接转移到其他海军、军用和商用飞机平台。本文将讨论 HUMS 和 CBM 领域的以下主题:(1) 用于直接负载测量的先进起落架传感器;(2) 将直接负载监测数据融合到疲劳寿命评估中;(3) 利用支柱维修检测算法实现飞机维护的范式转变;(4) 系统验证和确认;(5) 安全和维护效益。频谱开发和使用监测领域的先前工作通常侧重于飞机结构,将假设转化为起落架组件,而无需任何直接测量。使用监测的好处也可以用于起落架。直接载荷测量能够延长使用寿命、根据实际载荷移除部件、提高安全性、增加飞机可用性,并将 CBM 数据纳入维护实践,从而节省维护成本。本文通过对在高技术就绪水平 (TRL) 下适用于严酷起落架环境的传感器进行小型化,推动了最新技术的发展。
导师:Prof. Pedro da Graça Tavares Álvares Serrão 委员会成员:Prof.塞尔吉奥·大卫·帕雷里尼亚·卡瓦略
2 文献综述 7 2.1 Lamb-Wave 的理论框架 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3.1 主成分分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....................................................................................................................................................22
1 简介 在过去的几十年中,飞机发动机公司的商业模式发生了重大变化。按小时飞行 (FBH) 或按小时发电 (PBH) 类型的方法的相对重要性已经从相对边缘发展成为在许多情况下的主要收入来源和提高可靠性和安全性的重要工具。在维护方面,直接的结果是,从主要是预防性维护(发动机以固定间隔进行翻新,并且每个间隔的操作通常是预先确定的)转变为预测模型。为了应对这些变化,原来的发动机健康监测已经发展成为发动机健康管理,它们都保留了 EHM 的缩写,燃气轮机在仪器的数量和质量以及利用这些传感器产生的大量数据方面也发生了变化。提供了一些真实的例子来展示 EHM 如何在正常运行和故障条件下提供帮助。最后,对 EHM 未来的挑战和机遇进行了一些考虑,预计 EHM 将在飞机燃气轮机服务管理中发挥关键作用,结合更多可靠性更高的传感器、更精确的模型和实时处理,将单个发动机决策与全球机队物流相结合。所有这些方面都将通过新的机翼检查进行补充
摘要。本文介绍了旋转风扇、压缩机和涡轮叶片诊断的综合方法。关键的低速和高速旋转流体流动机械(风扇、蒸汽涡轮机和航空喷气发动机)面临机械损坏(由异物和侵蚀引起)、腐蚀和其他形式的材料疲劳(LCF、HCF、VHCF、TMF)的风险。叶片质量变化(沉积物的影响)和材料各向异性率导致模态特性变化,这些物体面临危险。为了监测叶片的实际运行状况和技术状态,采用了旋转叶片观察器方法(叶尖定时方法)。受监控的旋转叶片排和磁阻传感器的组合创建了一种编码器,其输出信号同时包含以下信息:- 由空气动力和质量力输入引起的叶片振动;- 瞬时转子转速;- 转子不平衡和振动;- 磁阻传感器与振动和旋转叶片的耦合条件。测量值是叶片到达固定观察者(安装在装配外壳上的磁阻传感器)的时间 (TOA)。TOA 受非周期性(瞬时理想转子转速)和周期性分量(叶片和转子振动)调制。TOA 的测量是通过频率法实现的,可用于典型的计数器卡和 AD/DA 转换器。利用记录(非均匀采样)数据的数值处理来分离 TOA
摘要:标准化面临的挑战与无线通信技术在提供更低成本、更高效率、更高质量的体验和多样化智能电子健康服务方面的潜力有关,这些挑战是多方面的,由大量新兴用户和使用场景的复杂性决定。此外,还存在隐私保护和信任维护的挑战。本文旨在展示电子健康技术领域标准化与创新之间相关性的证据。它描述了为支持独立生活而提供的电子健康服务的能力框架。所提出的框架融合了创新研究和标准化解决方案。本文讨论了标准化与创新之间的相关性,特别是在电子健康领域。它分析了研究在推进和协调标准化工作以实现可持续电子健康解决方案方面的潜力,并概述了相关领域未来标准化工作的一些关键点。
1. 塞尔维亚贝尔格莱德军事技术学院 摘要:航空工业面临着降低运营和维护成本的诸多挑战。降低这些成本的可能方法之一是引入无线传感器网络 (WSN)。WSN 已经在安全关键和非安全关键分布式系统中找到了多种应用。本文讨论了 WSN 在飞机结构健康监测中的应用。特别关注了使用市场上现有组件的 WSN 设计问题。 关键词:无线传感器网络、飞机结构健康监测、微机电系统、基于状态的维护、传感器节点 介绍 飞机的重量直接影响运营成本。目前,飞机重量减轻一磅意味着每架飞机每年可节省 100 美元。航空工业在减轻重量方面进行了许多创新。多年来,机身中复合材料、混合材料和先进铝合金的比例大幅增加,实现了显著的重量效益。然而,由于保守的设计理念仍然盛行,复合材料、混合材料和先进铝合金的全部潜力尚未实现,因为材料允许量大幅减少。必须提高对这些先进材料的疲劳、裂纹/分层识别/增长和损伤容限特性的评估信心。这将有助于减少当前飞机结构设计中的保守性,从而实现细长的飞机机身结构。在过去十年中,无线传感器网络 (WSN) 已成功应用于许多工程领域,例如:结构健康监测 (SHM)、工业应用、环境监测、交通控制、健康应用等。本文讨论了 WSN 在飞机结构健康监测中的应用。
基于阻抗的结构健康监测 (SHM) 利用粘合到结构上的压电换能器来深入了解被监测对象的物理健康状况。通过观察压电换能器的电阻抗,可以识别结构的变化。典型的阻抗 SHM 测量依赖于阻抗分析仪或其他复杂硬件。本报告中介绍的研究侧重于开发专门用于海军应用的阻抗硬件。在开发原型之前,先在代表性海军结构上验证阻抗 SHM 的功能。对焊接铝试样施加疲劳载荷,并使用阻抗法成功检测疲劳裂纹扩展。然后考虑将阻抗 SHM 原型的组件纳入硬件中,并在铝试样上进行验证。最后,基于阻抗集成电路设计初始原型。
摘要— 结构健康监测 (SHM) 可以理解为传感与智能的集成,以便记录、分析、定位和预测结构载荷和损伤诱发条件,从而使无损检测成为其中不可或缺的一部分。此外,SHM 系统可以包括执行装置,以采取适当的反应或纠正措施。SHM 传感要求非常适合光纤传感器 (OFS) 的应用,特别是提供集成、准分布式或完全分布式技术。在本教程中,在简要介绍基本的 SHM 概念之后,回顾了可用于此应用的主要光纤技术,重点介绍了四种最成功的技术。然后,还介绍了在实际结构中使用 OFS 的几个示例,包括来自可再生能源、交通运输、土木工程和石油和天然气工业领域的示例。最后,确定了当前最相关的技术挑战和关键行业市场。本文提供了教程介绍、该主题的全面背景以及对 OFS 用于 SHM 的未来进行了预测。此外,还讨论了近期将面临的一些挑战。
