基于光纤光栅的飞行器结构健康监测技术研究

摘要

飞机作为一种便捷的交通工具在近些年得到了广泛应用，其稳定性及安全性对人身财产安全尤为重要，所以近些年来针对飞机的结构健康检测技术发展迅猛。
　　本文旨在研究光纤光栅分布式传感技术对飞机的形态及健康状态进行检测，主要研究对象为机翼结构，研究工作如下：
　　（1）分析了光纤光栅检测应变的原理，研究了机翼主受力部件——翼梁的应变分布及结构应变与曲率的关系。采用有限元方法仿真了不同载荷下的翼梁应变及形变，根据设计的形变重构算法，准确得到了翼梁的形变。搭建实验系统检测了碳纤维简化翼梁的形变，两种方法都得到了较高的精确度。
　　（2）研究了机翼流体力作用主要部件——机翼蒙皮的形变。根据有限元方法仿真得到了蒙皮上网络式节点的应变分布，根据设计的形变重构算法准确得到了蒙皮的形变。设计实验系统验证了理论方法，并对数据误差作了相关分析。使用压电阵列超声损伤定位方法，设计了基于复合材料各向异性的新型椭圆定位算法，定位误差由原来的29.8％降低为8.87%，为后续光声结合损伤定位做好铺垫。
　　（3）研究了机翼在流体力作用下的受力分布，主要研究了翼弦的压力分布，升力随攻角的变化趋势，结合有限元仿真与实验的方法，最终得到了良好的检测趋势。实际检测结果与仿真结果匹配良好，说明了本文设计方法的可行性及准确性。
　　通过上述对机翼相关状态的检测，说明了本文所设计的飞机健康状态检测系统具有较高的检测精确度与频率响应。针对上述实验系统，基于Labview软件平台编写了实时检测程序，实现了可视化检测。

目录

声明

注释表

第一章 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 固定翼飞机状态检测国内外研究现状

1.3课题研究目的

1.4 研究内容

第二章 传感理论及机翼形态检测理论

2.1 FBG检测及解调原理

2.2 机翼状态检测理论及失速原理

2.3 本章小结

第三章 机翼主受力部件的形变检测

3.1 Ansys翼梁仿真理论

3.2 翼梁形变检测系统

3.3 本章小结

第四章 机翼蒙皮状态检测

4.1 机翼蒙皮形变检测

4.2 蒙皮高精度损伤定位

4.3 本章总结

第五章 机翼流体作用力检测

5.1 Fluent机翼流体仿真

5.2 机翼流体力学检测

5.3 本章总结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文