Применение нейросетевых технологий в задачах мониторинга состояния критических мест конструкции транспортных самолётов

Авиационная и ракетно-космическая техника

Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов


DOI: 10.34759/vst-2020-4-81-91

Авторы

Баутин А. А. *, Свирский Ю. А. **

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского, ЦАГИ, ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия

*e-mail: andrey.bautin@tsagi.ru
**e-mail: yury.svirsky@tsagi.ru

Аннотация

Рассмотрен один из перспективных методов анализа целостности авиационной конструкции в испытаниях и эксплуатации, который заключается в обнаружении повреждений посредством мониторинга деформированного состояния критических мест конструкции самолёта. Приведена совокупность параметров, которые необходимо определить для эффективного обнаружения повреждений по результатам тензометрии. Решена задача оптимального расположения датчиков на примере поддержания целостности продольных фюзеляжных стыков с помощью анализа зависимости между показаниями системы измерения и повреждениями, представленной в виде нейросетевой аппроксимации.

Ключевые слова:

мониторинг состояния, соединение внахлёст, многоочаговые усталостные повреждения, нейросетевая аппроксимация, конечно-элементная модель болтового соединения

Библиографический список

  1. Далецкий С.В., Деркач О.Я., Петров А.Н. Эффективность технической эксплуатации самолётов гражданской авиации: Монография. – М.: Воздушный транспорт, 2002. – 205 c.

  2. Максимов Н.А., Малюта Е.В., Шаронов А.В. Система автоматизированного учета повреждений воздушного судна, зафиксированных при предполетном осмотре // Вестник Московского авиационного института. 2015. Т. 22. № 4. С. 85-90.

  3. Чухлебов Р.В., Лошкарев А.Н., Сидоренко А.С., Дмитриев В.Г. Экспериментальное исследование вибрации конструкции авиационного изделия при действии полетных нагрузок // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 3. С. 51-59.

  4. Патрикеев С.А. Возможности инновационных систем бортовых измерений при наземных и лётных испытаниях // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 1. С. 76-83.

  5. Doebling S.W., Farrar C.R., Prime M.B., Shevitz D.W. Damage Identification and Health Monitoring of Structural and Mechanical Systems from Changes in their Vibration Characteristics A.: Literature Review. – The Shock and Vibration Digest. Los Alamos National Laboratory Technical Report LA-13070-MS, New Mexico, 1996. – 127 p. DOI: 10.2172/249299

  6. Pisupati P., Dewangan S.K., Kumar R. Structural Health Monitoring (SHM). Enabling Technology for paradigm shift in next generation Aircraft Design and Maintenance, 2009.

  7. Kamath G.M., Sundaram R., Gupta N., Rao S.M. Damage Studies in Composite Structures for Structural Health Monitoring using Strain Sensors // Structural Health Monitoring. 2010. Vol. 9. No. 6, pp. 497-512. DOI: 10.1177/1475921710365391

  8. Kahandawa G.C. Monitoring Damage in Advanced Composite Structures Using Embedded Fibre Optic Sensors. – Doctor of Philosophy (PhD) thesis. – Toowoomba: Queensland, Australia: University of Southern Queensland, 2012. – 258 p. URL: http://eprints.usq.edu.au/id/eprint/24005

  9. Бусарова М.В., Желонкин С.В., Кулеш В.П., Курулюк К.А. Применение оптического метода видеограмметрии для измерения полей нормальной деформации панели фюзеляжа самолета // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 2. С. 52-60. DOI: 10.34759/vst-2020-2-52-60

  10. Wada D., Igawa H., Tamayama M . et al. Flight demonstration of aircraft fuselage and bulkhead monitoring using optical fiber distributed sensing system // Smart Materials and Structures. 2018. Vol. 27. No. 2. DOI: 10.1088/1361-665X/aaa588

  11. Yari T., Nagai K., Hotate K. et al. Monitoring Aircraft Structural Health Using Optical Fiber Sensors // Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Technical Review. 2008. Vol. 45. No. 4, pp. 5-8. URL: https://www.mhi.co.jp/technology/review/pdf/e454/e454005.pdf

  12. Jin B., Zhang W., Liang X. et al. Statistic model for calculating the Hole-Edge crack length using Fiber Bragg grating sensors // 9th European Workshop on Structural Health Monitoring EWSHM (10-13 July 2018, Manchester, United Kingdom). URL: https://www.ndt.net/article/ewshm2018/papers/0269-Jin.pdf

  13. Katsikeros Ch.E., Labeas G.N. Development and validation of a strain-based Structural Health Monitoring system // Mechanical Systems and Signal Processing. 2009. Vol. 23. No. 2, pp. 372-383. DOI: 10.1016/j.ymssp.2008.03.006

  14. Guemes А., Fernandez-Lopez A. Damage Detection in Bolted Joints by Fibre Optics Distributed Sensing // 2nd Int. Symposium on NDT in Aerospace (22-24 November 2010; Hamburg, Germany), 6 p. URL: https://www.ndt.net/article/aero2010/papers/mo2a2.pdf

  15. Авиационные Правила. Ч. 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории / Межгосударственный авиационный комитет. – М.: Авиаиздат, 2009. – 267 с.

  16. AC 25.571-1D «Damage Tolerance and Fatigue Evaluation of Structure». Department of transport. Federal Aviation Administration, 13.01.2011. URL: https://www.faa.gov/documentLibrary/media/Advisory_Circular/AC_25_571-1D_.pdf

  17. Svirskiy Yu.A., Bautin A.A., Papic L., Gadolina I.V. Methods of Modern Aircraft Structural Health Monitoring and Diagnostics of Technical State // In: Ram M., Davim J. (eds.) Diagnostic Techniques in Industrial Engineering. Management and Industrial Engineering. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-319-65497-3_1

  18. Swift T. Damage tolerance capability // International Journal of Fatigue. 1994. Vol. 16. No. 1, pp. 75-94. DOI: 10.1016/0142-1123(94)90446-4

  19. Нестеренко Б.Г. Усталость и живучесть продольных стыков обшивки герметических фюзеляжей // Научный вестник МГТУ ГА. Серия «Аэромеханика и прочность». 2007. № 119. C. 70-81.

  20. Громов В.Ф., Дунаев В.В., Еремин М.В., Макаров А.Ф. Повышение качества и ресурса авиационных конструкций в зонах механических соединений // Вестник Московского авиационного института. 2010. Т. 17. № 1. С. 18-24.

  21. Хайкин С. Нейронные сети: полный курс. – Изд. 2-е, испр. – М.: Вильямс, 2008. – 1104 c.

  22. Свирский Ю.А., Баутин А.А., Лукьянчук А.А., Басов В.Н. Приближенный метод решения упругопластической задачи // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 2. С. 61-70. DOI: 10.34759/vst-2020-2-61-70

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2020