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Global in flight health monitoring platform for composite aerostructures based on advanced VIBRATION based methods

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Una plataforma avanzada proporciona información sobre la ubicación y gravedad de los defectos durante el vuelo

Una iniciativa de la Unión Europea contribuyó al desarrollo de una nueva plataforma de monitorización estructural durante el vuelo basada en las vibraciones que aprende a detectar defectos mediante modelización en lugar de a partir de la experiencia real.

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La monitorización de la salud estructural (SHM) durante el vuelo en aeroestructuras de composite puede ser una tarea compleja que requiere muchos tipos de sensores. El comportamiento vibratorio es una buena característica global que ofrece la posibilidad de reducir de forma importante el número de sensores. Sin embargo, la aplicación práctica de las estrategias de SHM basada en las vibraciones requiere muchas sesiones de aprendizaje en el mundo real para lograr una detección, identificación y localización correcta de los fallos. El proyecto VIBRATION, financiado por la Unión Europea, sustituyó la mayoría de las pruebas en condiciones reales por aprendizaje con simulaciones para ahorrar cantidades importantes de tiempo y costes. Los socios del proyecto desarrollaron una plataforma de SHM in situ capaz de realizar una estimación de la probabilidad de daños en una estructura de composite durante el vuelo a partir de los cambios en sus características de vibración. Con este fin, fabricaron por primera vez 40 plumas de composite de pequeña escala. Se estudió su respuesta a las vibraciones para determinar una línea de referencia del estado de salud correcto de la estructura. Las pruebas ayudaron a revelar la variabilidad de los materiales, los procesos de fabricación y el mecanizado posterior a los procesos. A continuación, algunas de las plumas a pequeña escala se dañaron en lugares específicos y en condiciones específicas. Estas plumas también se analizaron para determinar su respuesta vibratoria y, a continuación, se compararon con las plumas en buen estado. La gran variabilidad de las respuestas dio lugar al desarrollo de herramientas de análisis matemático destinadas a distinguir las piezas dañadas de las piezas en buen estado con una probabilidad muy elevada. Los investigadores definieron un método de detección de daños para garantizar que la probabilidad de la detección de un falso positivo sea casi nula. La estructura se modelizó por ordenador para ampliar el número de experimentos visuales en la pluma y mejorar la precisión de la predicción de los daños. La evaluación del rendimiento en la detección de daños mide la probabilidad de dalos en una estructura de pluma de composite e indica el umbral entre las piezas en buen estado y las dañadas. La plataforma de SHM en vuelo para composites de uso aeroespacial basada en las señales vibratorias debería reducir la complejidad de las redes de sensores y mejorar la seguridad de los pasajeros y la tripulación. También reducirá de forma importante el tiempo y el coste de las inspecciones y el mantenimiento y, así, impulsará la competitividad del sector aeroespacial.

Palabras clave

Monitorización de la salud estructural, aeroestructuras, comportamiento vibratorio, VIBRATION, detección de daños

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