НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК


НОВОСИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ISSN (печатн.): 1814-1196          ISSN (онлайн): 2658-3275
English | Русский

Последний выпуск
№3(72) Июль - Сентябрь 2018

Применение оптоволоконных технологий при создании встроенных систем самодиагностики авиационных конструкций

Выпуск № 3 (64) Июль - Сентябрь 2016
Авторы:

А.Н. СЕРЬЁЗНОВ,
А.Б. КУЗНЕЦОВ,
А.В. ЛУКЬЯНОВ,
А.А. БРАГИН
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/1814-1196-2016-3-95-105
Аннотация


Эксплуатация авиационной техники путем назначения межремонтных сроков службы летательного аппарата, так называемый метод технической эксплуатации по ресурсу, имеет ряд существенных недостатков, сложность накопления и учета параметров эксплуатации, ресурс назначается на все летательные аппараты одного типа, а эксплуатация каждого отдельного образца уникальна и обусловлена своими условиями (неровности аэродромов эксплуатации, уровень подготовки экипажа и обслуживающего персонала, аэродинамические нагрузки на протяжении полетов и т. д.). На смену методу эксплуатации по ресурсу приходит метод технической эксплуатации по состоянию.Метод эксплуатации, при котором замена изделия при всех видах технического обслуживания и ремонта для его восстановления или списания производится только при отказе изделия или достижения им предотказного состояния,ставит основные задачи: выбор определяющих параметров работоспособности летательных аппаратов, диапазона границ параметров и контроль параметров на протяжении эксплуатации.

Решение проблемы эксплуатации по состоянию лежит в области применения систем встроенного мониторинга, позволяющих отслеживать параметры и условия эксплуатации летательного аппарата.

В данной работе рассмотрено применение оптоволоконных технологий при создании встроенных систем самодиагностики авиационных конструкций. Представлены мировые тенденции развития современной авиации на пути снижения затрат на обслуживание и переход к эксплуатации ВС по состоянию. Исследованы направления развития распределенных волоконно-оптических сенсорных систем (систем самодиагностики) и способы обработки информации от них. Развитие современной авиации идет по пути снижения затрат на эксплуатацию и обслуживание воздушного судна, тем самым осуществляется переход к эксплуатации по состоянию ВС. Реализация подхода эксплуатации по состоянию не может быть решена без применения в составе ВС системы самодиагностики.

В качестве примера системы самодиагностики предложено применение распределенных по конструкции оптоволоконных датчиков, позволяющих контролировать такие параметры, как деформация, температура и ускорение. Описан опыт применения датчиков для контроля состояния образцов материалов, используемых в конструкции ВС. Показана регистрация контролируемых параметров для решения задач самодиагностики, что позволит повысить надежность и снизить время обслуживание ВС.
Ключевые слова: оптоволоконные технологии, датчики, самодиагностика, воздушное судно, композитный материал, решетка Брэгга, оптоволоконный сенсор, интеллектуальный композиционный материал, системы встроенного мониторинга, эксплуатация ВС по состоянию, контроль состояния образцов материалов

Список литературы
1. Методы исследования конструкционных композиционных материалов с интегрированной электромеханической системой / Е.К. Каблов, Д.В. Сиваков, И.Н. Гуляев, К.В. Сорокин, М.Ю. Федотов, В.А. Гончаров // Авиационные материалы и технологии. – 2010. – № 4. – С. 17–20.

2. Гуляев И.Н., Гуняев Г.М., Раскутин А.Е. Полимерные композиционные материалы с функциями адаптации и диагностики состояния // Авиационные материалы и технологии. – 2012. – № 8. – С. 242–253.

3. Применение оптического волокна в качестве датчиков деформации в полимерных композиционных материалах / Е.К. Каблов, Д.В. Сиваков, И.Н. Гуляев, К.В. Сорокин, М.Ю. Федотов, Е.М. Дианов, С.А. Васильев, О.И. Медведков // Все материалы. Энциклопедический справочник. – 2010. – № 3. – С. 10–15.

4. К вопросу о методике проведения натурных климатических испытаний полимерных композиционных материалов / В.А. Ефимов, В.Н. Кириллов, О.А. Добрянская, Е.В. Николаев, А.К. Шведкова, Т.Г. Коренькова, И.С. Деев // Сборник докладов VIII научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2010». – М., 2010. – С. 102–106.

5. Механические свойства полимерных композиционных материалов с интегрированными оптическим волокном / В.В. Махсидов, М.Ю. Федотов, В.А. Гончаров, К.В. Сорокин // Деформация и разрушение материалов. – 2014. – № 9. – С. 2–7.

6. Grattan K.T.V., Sun T. Fiber optic sensor technology: an overview // Sensors and Actuators: A. Physical. – 2000. – Vol. 82, iss. 1–3. – P. 40–61.

7. Теоретические основы проектирования амплитудных волоконно-оптических датчиков давления с открытым оптическим каналом / Е.А. Бадеева, А.В. Гориш, А.Н. Котов, Т.И. Мурашкина, А.Г. Пивкин. – М.: Изд-во Моск. гос. ун-та леса, 2004. – 246 с.

8. Томышев К.А., Баган В.А., Астапенко В.А. Распределенные волоконно-оптические датчики давления для применения в нефтегазовой промышленности // Труды МФТИ. – 2012. – Т. 4, № 2. – С. 64–72.

9. Fiber grating sensors / A.D. Kersey, M.A. Davis, H.J. Patrick, M. Leblanc, K.P. Koo, C.G. Askins, M.A. Putnam, E.J. Friebele // Journal of Lightwave Technology. – 1997. – Vol. 15, iss. 8. – P. 1442–1463.

10. Kashyar R. Fiber Bragg grating. – San Diego: Academic Press, 1999. – 458 p.

11. An interrogator for a fiber Bragg sensors array based on a tunable erbium fiber laser / S.A. Babin, S.I. Kablukov, I.S. Shelemba, A.A. Vlasov // Laser Physics. – 2007. – Vol. 17, N 11. – P. 1340–1344.

12. Возможности, задачи и перспективы волоконно-оптических измерительных систем в современном приборостроении / В.Б. Гармаш, Ф.А. Егоров, Л.Н. Коломиец, А.П. Неугодников, В.И. Поспелов // Фотон-Экспресс. – 2005. – Т. 46, № 6. – С. 128–132.

13. Бабин С.А., Кузнецов А.Г., Шелемба И.С. Сравнение методов измерения распределения температуры с помощью брэгговских решеток и комбинационного рассеянья света в оптических волокнах // Автометрия. – 2010. – Т. 46, № 4. – С. 70–77.

14. Соколов А.Н. Яцев В.А. Волоконно-оптические датчики и системы: принципы построения, возможности и перспективы // Lightwave. Russian edition. – 2006. – № 4. – С. 44–46.

15. Волоконные решетки показателя преломления и их применения / С.А. Васильев, О.И. Медведков, И.Г. Королев, А.С. Божков // Квантовая электроника. – 2005. – № 12. – С. 1085–1103.

16. Медведков О.И., Королев И.Г., Васильев С.А. Запись волоконных брэгговских решеток в схеме с интерферометром Лойда и моделирование их спектральных свойств. – М.: [б. и.], 2004. – С. 12–39. – (Препринт № 6 / Рос. акад. наук, Науч. центр волокон. оптики при Ин-те общ. физики им. А.М. Прохорова).
Просмотров: 1454