Inteligentne panele kompozytowe
Elementy kompozytowe stosowane we współczesnych samolotach są oparte na innowacyjnych rozwiązaniach projektowych i wieloaspektowych geometriach utrudniających wykrywanie sygnałów zmęczenia lub głęboko ukrytych wad. Przemysł lotniczy docenił zatem znaczenie bardziej zaawansowanych systemów SHM oraz innowacyjnych sposobów wdrażania ich do złożonych struktur kompozytowych. Chociaż technologia SHM nie jest jeszcze dojrzała, prace badawczo-rozwojowe dają obiecujące rezultaty wynikające po części z faktu, że bieżąca technologia została również zintegrowana z systemami SHM. Prace w tym zakresie wykonywane są w ramach projektu SCOPE (Self-sensing curved composite panel under operational load: Methodology platform for prediction of damage event). Badacze opracowali innowacyjne metodologie opierające się na dostępnych technologiach czujników. Na potrzeby aktywnego i pasywnego odczytu zastosowano dwie różne metodologie wykorzystujące propagację fal elastycznych i impedancję elektromechaniczną (EMI). Do kontroli dużych obszarów zasugerowano wykorzystanie prowadzonej propagacji fali ultradźwiękowej, a do identyfikacji miejscowych szkód — impedancję elektromechaniczną. Przed rozpoczęciem prac w projekcie SCOPE dostępnych było kilka technologii SHM, jednak większość badań i doświadczeń wykonywanych było na prostych konstrukcjach. Badacze zwiększyli zakres stosowania istniejących metodologii zaprojektowanych początkowo z myślą o płaskich panelach kompozytowych i zaczęli stosować je do zakrzywionych paneli kadłubowych. Nowe metodologie wykrywania uszkodzeń wykorzystują porównania bieżącego stanu konstrukcji i nieuszkodzonej konstrukcji referencyjnej. Dokładne szacowanie szkód wynikających z czynników zewnętrznych wymaga wiedzy dotyczącej lokalizacji tych czynników, wielkości siły oraz teoretycznego przewidywania uszkodzeń. W celu uzyskania najbardziej optymalnych szacunków i utworzenia metamodeli konieczne było użycie ponad 100 scenariuszy prezentujących różną siłę uderzeniową w różnych lokalizacjach. Gotowe metamodele zostały wdrożone w celu wykrywania uszkodzeń. Ponadto do uzyskania wiarygodnych odczytów dotyczących uszkodzeń konieczne było precyzyjne umieszczenie czujników na panelu. Aby określić optymalny układ czujników i zminimalizować martwe strefy, badacze przyjęli innowacyjne podejście opierając się na maksymalnym obszarze zasięgu. Proces ten zakłada wykorzystanie niewielkiej liczby czujników w celu uzyskania największego prawdopodobieństwa wykrycia szkód. Metodologie stosowane w projekcie SCOPE zostały zweryfikowane w oparciu o dane numeryczne oraz pomiary doświadczalne wykonane na próbkach, podłużnicy oraz zakrzywionych panelach kadłubowych. Wyniki posłużyły za punkt wyjścia do opracowania zaleceń dla dalszego testowania. Zostały już wykonane pierwsze kroki, aby zastosować opracowane metodologie w naturalnej wielkości częściach samolotu w warunkach rzeczywistego obciążenia.
