结构健康监控技术的发展现状

Paul Seidenman David J. Spanovich

使用传感器监测飞机结构的健康状况从原理上分析是一种非常有效的途径，而且如桑迪亚国家实验室和SMS 公司等机构已经对一些真空比较监测传感器开展了广泛的飞行试验，因此，业内人士认为这种监测技术极具应用潜力，如可将非计划维修转化为计划性维修，或者代替耗时耗力的无损检测等。但无论开展哪种应用，均需获得局方的批准，而目前的形势是局方仍较为谨慎。

如果飞机机体结构检查中发现裂纹，那么飞机就要按规定停飞，直到修理完毕才能放行。相比之下，如果通过增加检测频次为带有已知毛细裂纹的发动机涡轮叶片保驾护航，在其被确定何时必须予以更换之前，它仍可以继续在翼飞行。目前，航空界正在寻求对采用高科技传感器的结构健康监测（SHM）的监管认证。

据位于新墨西哥州阿尔伯克基市的全球领先结构健康监测技术研发中心桑迪亚国家实验室介绍，他们主要使用的传感器技术有5 种，分别是真空比较监测（CVM）、压电（PZT）、光纤、碳纳米管和声-超声（AU）监测。每种技术都有其独特的检测方式，都能够获取与特定类型损伤相关的特征数据。

真空比较监测和压电监测技术相对较为成熟。真空比较监测传感器是一种自粘弹性贴片，其尺寸与一张信用卡大小相似。通过对传感器内的一排相互连接的通道施加真空压力，就可以测量出真空度的任何变化，从而显示出裂纹。

位于加利福尼亚州的Acellent Technologies 公司认为，压电传感器比真空比较监测更具优势，真空比较监测传感器是“点传感器”，它必须准确地放在预计会出现裂纹等损伤的位置上才能检测到。……