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FP7

SCOPE — Resultado resumido

Project ID: 335948
Financiado con arreglo a: FP7-JTI
País: Reino Unido

Componentes compuestos más inteligentes

Los ingenieros han soñado desde hace mucho tiempo con el día en que los materiales compuestos utilizados en las aeronaves pudieran detectar con antelación el deterioro provocado por la tensión y enviar dicha información para no poner en peligro la seguridad de la estructura. La vigilancia de la salud estructural (SHM) capaz de realizar estas tareas está más cerca de hacerse una realidad.
Componentes compuestos más inteligentes
Los actuales componentes compuestos para aeronaves cuentan con diseños innovadores y geometrías polifacéticas que dificultan la detección de las señales de fatiga o de los fallos subyacentes. La industria aeronáutica se ha percatado del valor de disponer de sistemas SHM más sofisticados así como de aplicar métodos innovadores para desplegarlos en este tipo de estructuras compuestas complejas.

Aunque la tecnología SHM aún no está lo suficientemente evolucionada, los esfuerzos de investigación y desarrollo han dado resultados prometedores, en parte gracias a la integración de la tecnología existente en sistemas SHM. Un ejemplo es el trabajo llevado a cabo en el seno del proyecto SCOPE (Self-sensing curved composite panel under operational load: Methodology platform for prediction of damage event).

Un grupo de investigadores ha desarrollado metodologías innovadoras a partir de las tecnologías de sensores disponibles. Más concretamente, se adoptaron dos metodologías distintas de detección pasiva y activa basadas en la propagación de ondas elásticas y la impedancia electromecánica (EMI), además de proponer la propagación guiada de ondas ultrasónicas para la inspección de grandes superficies y la utilización de EMI para la identificación de daños locales.

Antes del proyecto SCOPE, había varias tecnologías SHM disponibles, aunque la mayor parte de los estudios y los experimentos se habían centrado en las estructuras simples. El equipo investigador amplió los modelos existentes, que en un principio fueron diseñados para paneles compuestos planos, para adaptarlos a las peculiaridades de los paneles curvados del fuselaje. Las nuevas metodologías de detección de daños se basan en la comparación del estado actual de la estructura con un patrón de referencia en el que no existen daños.

Una estimación de los daños provocados por el impacto requiere disponer tanto de información sobre la ubicación del impacto y la magnitud de la fuerza, como de una predicción teórica del daño. A fin de realizar una estimación lo más precisa posible, la generación de metamodelos exige tener más de cien escenarios con distintas fuerzas de impacto en varias ubicaciones. Una vez generados, los metamodelos se implantaron para contribuir a la identificación de daños.

Además, para conseguir una detección fiable de cualquier daño antes de que este se haga crítico, es necesario posicionar cuidadosamente los sensores en el panel. El equipo investigador adoptó un enfoque innovador basado en la cobertura máxima del área para determinar la configuración óptima de los sensores y minimizar los puntos ciegos. Durante este proceso, el número de sensores puede mantenerse reducido en pos de maximizar la probabilidad de detectar daños.

Las metodologías desarrolladas en el seno del proyecto SCOPE se validaron conforme a datos numéricos y mediciones experimentales obtenidas mediante cupones de prueba, monolarguerillos y paneles curvados de fuselaje. Las conclusiones han proporcionado un punto de partida para hacer recomendaciones en aras de continuar con los ensayos. Se ha dado el primer paso para aplicar las metodologías desarrolladas en piezas aeronáuticas a escala real en condiciones de carga de operación.

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Palabras clave

Aeronave, vigilancia de la salud estructural, SCOPE, carga operacional, impedancia electromecánica, paneles compuestos
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