- 飛機健康監測傳感器：將大幅度降低維護成本
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2016/8/29
據航空周刊網站報道，現代化的傳感器成了預測性維護的關鍵組成部分。因為公務機會產生大量的結構性緩存和系統健康監控數據，所以預測性檢查和維修的機會增大。在這個過程中，傳感器技術進一步成為關鍵的組成部分。
根據巴西航空工業公司商用航空服務和支持部門副總裁Johann Bordais所述，短期到中期的目標是能夠自動識別飛機在正常的定期維護間隔中，因為疲勞、腐蝕或者意外引起的所有類型的結構性損傷，維護間隔是在MRBR（維護審查委員會報告）/MPD（維護計劃文件）中規定的。他說：“通過更換傳統檢查程序，比如一般檢查和詳細視覺檢查以及無損檢測，比如X光檢查、渦流和著色滲透劑檢測—需要的時間更短，通常情況下，通過拆裝進行檢查是非常耗時的�！彼f道：“檢查時間可能會降低到幾分鐘，不再是以前相同狀況下的幾個小時�！�
Bordais告誡到：“迄今為止，商用航空結構性健康監測（SHM）系統的大多數應用，還沒有作為傳統維護檢查的替代方法被接受�！比欢�，他指出，已經有不斷的研發創新。
Bordais解釋道：“巴西航空工業公司在全面的疲勞試驗中，因為大規模使用SHM傳感器而受益，主要是降低了試驗成本并節省了時間�！薄巴瑫r，SHM飛行試驗活動的結果，以及參與飛行試驗的航空公司的反饋，表明我們在開發解決方案中走的路是正確的，這將在降低結構性檢查成本中，產生積極的效果�！�
位于加利福尼亞Sunnyvale的Acellent技術公司業務執行副總裁Amrita Kumar說到：“很多開發飛機傳感器技術的單位，正在努力加強數據管理，而不是簡單地審查數據�！�
Kumar說到：“你想知道的，正是數據所告訴你的，同時，你如何才能高效地管理那些信息？”通過朝著接通條件移動，而不是預定維護，“由于目前可以使用更多的目標傳感器技術，你就不需要拆解飛機的結構，完成檢查�！�
Kumar補充說：“當檢測到有問題存在以及它的位置時，緊接著的挑戰則是如何描繪出損壞的特征�！彼f道：“隨著復合材料用的越來越多，這將變得越來越重要�！�
Kumar表示Acellent公司已經“有了初步分類軟件的草稿�！彼苓m用于復合材料結構，目前正在測試版試驗中。試驗一旦完成，該軟件就會成為Acellent公司SHM復合材料損傷檢測軟件的一部分，作為一個增強版。她說道：“SHM復合材料軟件將對復合材料損傷進行檢測、本地化、確定大小以及分類。”
Meggitt公司工程技術部工程總監RaviRajamani指出：“斷層被認為是‘復合材料結構中的一個大問題’，因為它能導致結構疲軟和故障�！彼f道：“與金屬不同，外觀檢查不能很容易地確定符合材料結構是否有問題，”“嵌入式傳感器由壓電元件組成，可以用于復合材料的故障檢測�！�
他說：“結構性監測的一種可能方法，是分布式的光學傳感技術。”“這有很大潛力，因為光纖傳感技術并不需要單獨的傳感單元。對大型結構件，特別是測量溫度和張力，這就是一個理想的傳感器�！�
不好的一方面是，相關的電子設備可能體積很大并且比較昂貴，這就是Rajamani為什么解釋從研發到空間應用的過渡還有一段時間的原因�！八鼈冊谟蜌夤I，以及對諸如樓房和橋梁之類的土建結構的監控中更常見，在這些地方，對設備的重量輕和緊湊性并沒有那么多的要求�！�
然而，正如Rajamani所述，與發動機相比，用于機身的預測和健康管理（PHM）的傳感器更少�！皹I內基本上都認為”所有的傳感器都能起到PHM的作用，并且“能夠用來完成診斷和預測�！�。他說道：“其局限性通常一直是數據的帶寬和計算能力。這使得將數據傳輸到適當位置進行分析花費畸高�！薄暗@正在盡快改變，我們能夠看到越來越多的現有數據被用來開發分析性的解決方法，從而有助于操作與維護功能。”
通用電氣航空總工程師、控制和配件主管Jim Berg說：“引擎行業的發展，更凸顯‘連續數據流’處理并遠離‘離散數據’，提供了能在給定時間內捕獲的一條信息，除此以外再無其他�！盉erg指出：“這是在過去20年中，引擎健康監測持續進步以及傳感器發展所取得的結果�！�
通用電氣航空數字服務和方案工程總經理Darin DiTommaso補充道：“OEM（貼牌代工）在大數據分析中取得的進步，使其能將大規模的數據集匯總起來，這其中包括關于環境條件的信息以及配置和操作用途。他說：“那與數據科學和引擎物理學結合在一起，在一個稱為Predix 的同一時期的軟件平臺上運行，它是一個基于云服務的通用電氣的產品，能以高效和可擴展的方式，為每一臺引擎提供對大量數據進行處理的能力�！�
以GEnx為例進行說明，DiTommaso說：“寬體飛機引擎適合安裝20個傳感器，為溫度、壓力、流體系統、燃料、燃油、振動監控提供數據，并進行數值設定及定位。傳感器由通用電氣以及外部供應商提供�！�
DiTommaso說：“行業目前處于一個更好的位置，能夠利用現有傳感器組件的數據，這主要是得益于數據處理和存儲中取得的進步，以及將數據科學與其他專業知識結合在一起，檢測并且隔離引擎問題，同時我們能夠利用比過去多很多的數據。”這意味著與以前沒有計劃的引擎維護，降低檢測以及總的維護負擔相比，現在的行業更有計劃性。
當然，傳感器是通過機載有線網絡傳輸數據的。以引擎為例，傳感器收集到了有關引擎狀況的原始數據，將它們發送給了健康監控單元，它是集成在全權限數字引擎控制（FADEC）中的。FADEC對從傳感器接收到的數據進行相同的內部處理和數據分析，發出實時警報。此外，一些未被處理的數據可以通過多種方法下載到地面系統—無論是在飛行中還是在飛行結束后都能進行。因為線纜會增加重量，因此行業一直都在研究無線傳感器。
例如，DiTommaso提到了通用電氣航空的傳感器無線數據傳輸，它是OEM正在為引擎健康監控研發的眾多新技術中的一個。他從眾多優點中引用的2個是更好的穩定性和減輕重量。
Parsy解釋道：“最大的問題是在飛機或宇宙飛船中，機載傳輸數據的數量越來越大。這需要更大的線纜容量。”“這就是為什么在大多數情況下，無線解決方案會被視為是一種補充—而不是與有線網絡進行競爭。另外一些匯聚因素，如數據壓縮和數據存儲、智能系統的小型化的發展、分布式系統，在降低機載數據交換量中，成為重要因素�！�
在被問到使用無線傳感器，以獲得改進數據精度的潛力時，Parsy引用了他們公司關于空間無線技術的描述，他說道：“它的主要任務是通過采用可靠的、超低功率以及時間同步的無線網絡，特別是采用動態測量，對已有的技術進行挑戰�！薄霸谠囼炛�，通過改良的數據傳輸可靠性，完成了對精度的重大改進�！�
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