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为什么国外军事和航天领域对光纤光栅如此重视?

航空航天工业是传感器被广泛使用的地方。为了监测压力、温度、振动、燃油油位、起落架状态、机翼和方向舵位置,飞机需要使用100多个传感器,因此传感器的尺寸和重量变得非常重要。这也是国外军事和航空航天领域对光纤光栅如此关注的原因。


1。美国


NASA非常重视光纤光栅传感器的应用。他们在航天飞机X-33上安装了一个光纤光栅传感器网络,用于测量应变和温度,以实时监测航天飞机的健康状况。他们还研究了用于常温和低温复合高压容器的多用途光纤传感器,其应用对象是麦克唐纳·道格拉斯(McDonald Douglas)、波音北美(Boeing North America)和Rockfield Martin(Rockfield Martin)的可重复使用运载火箭和复合燃料箱,已经证实光纤光栅传感器是一种理想的技术。 2008年,美国宇航局启动了一项实验项目,利用光纤光栅传感器网络监测 I khana无人机在静态和动态载荷下的机翼变形,并成功实现了飞机在线飞行时的机翼变形监测,这是迈向智能传感网络的重要一步。在本实验中,他们总共使用了2880个FBG传感器,每个机翼配备了1440个FBG传感器,以监测机翼的应变分布和变形。美国海军研究实验室和挪威海军实验室联合进行了一项研究。他们在一艘主动玻璃纤维排雷船上安装了100多个光纤光栅传感器,并使用适当的解调和处理方法对船体进行静态和动态测量。美国海军研究实验室还在一个14比例尺的桥梁模型中嵌入了60个光纤光栅传感系统,并测试了模型的损坏情况。


2。日本


I 2012年,东京大学和日本航空航天研究所(JAXA)进行了一项实验,利用光纤光栅传感器网络测量大型机翼的变形。他们在长6米、宽1.4米的碳纤维增强板机翼上布置了246个10mm FBG传感器、6个300mm长FBG传感器和6个500mm长FBG传感器,以检测整个机翼框架的变形以及局部应变集中点在载荷作用下的应变变化和变形。


3。德国


自1996年在德国,戴姆勒-奔驰研究中心、戴姆勒-奔驰航空航天空客公司和航空航天研究所共同研究了光纤光栅自适应机翼。希望找到一种结构动力学方案来优化飞机的气动性能,他们在结构变化监测中使用了静态分布嵌入式光纤光栅应变和温度传感器。


4。法国


在法国,一些机构合作通过在材料中嵌入光纤光栅传感器来检测复合结构的内部,以评估战斗机雷达屏蔽的完善性,并正在开发嵌入光纤光栅应变计的高压仓库。


5。瑞典


瑞典光学研究所和FFA正在实施一项SMART国家计划,旨在开发一种时间复用应变和温度测量系统,用于使用光纤光栅传感器监测战斗机复合材料结构,同时准备开发基于先进负荷监测和损伤检测技术的实时健康和运行监测系统。


6。澳大利亚


澳大利亚皇家空军(RAAF)和加拿大空军(CF)对从美国购买的一批F/a-18战斗机进行了国际连续结构测试项目( I FOSTP)。 I FOSTP包括三个主要的全尺寸疲劳试验和独立支撑的机身中部翼段试验。中机身试验(指定为FT55)和机翼试验(FT245)在加拿大进行,而后机身和尾部试验(FT46)在澳大利亚进行。通过比较光纤光栅传感器网络和传统电阻应变计传感器网络,对机身和机翼进行了加载和变形实验。一些实验已经在2005年和2008年之前完成,一些实验已经进行到现在。光纤布拉格光栅传感器只有一根光纤,敏感元件(光栅)制作在光纤芯中。从体积小、重量轻的优点来看,几乎没有其他传感器可以与之相比。因此,军事和航空航天行业非常重视光纤光栅传感技术,仅波音公司就已为光纤光栅传感器注册了多项技术专利。可以看出,国际发达国家特别重视光纤光栅传感器网络在航空航天中的应用,应用技术越来越成熟,利用光纤光栅传感器网络监测飞机机翼和整体变形取得了阶段性成果。

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