據(jù)航空周刊網(wǎng)站報(bào)道，現(xiàn)代化的傳感器成了預(yù)測(cè)性維護(hù)的關(guān)鍵組成部分。因?yàn)楣珓?wù)機(jī)會(huì)產(chǎn)生大量的結(jié)構(gòu)性緩存和系統(tǒng)健康監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，所以預(yù)測(cè)性檢查和維修的機(jī)會(huì)增大。在這個(gè)過程中，傳感器技術(shù)進(jìn)一步成為關(guān)鍵的組成部分。
根據(jù)巴西航空工業(yè)公司商用航空服務(wù)和支持部門副總裁Johann Bordais所述，短期到中期的目標(biāo)是能夠自動(dòng)識(shí)別飛機(jī)在正常的定期維護(hù)間隔中，因?yàn)槠凇⒏g或者意外引起的所有類型的結(jié)構(gòu)性損傷，維護(hù)間隔是在MRBR（維護(hù)審查委員會(huì)報(bào)告）/MPD（維護(hù)計(jì)劃文件）中規(guī)定的。他說：“通過更換傳統(tǒng)檢查程序，比如一般檢查和詳細(xì)視覺檢查以及無損檢測(cè)，比如X光檢查、渦流和著色滲透劑檢測(cè)—需要的時(shí)間更短，通常情況下，通過拆裝進(jìn)行檢查是非常耗時(shí)的。”他說道：“檢查時(shí)間可能會(huì)降低到幾分鐘，不再是以前相同狀況下的幾個(gè)小時(shí)。”
Bordais告誡到：“迄今為止，商用航空結(jié)構(gòu)性健康監(jiān)測(cè)（SHM）系統(tǒng)的大多數(shù)應(yīng)用，還沒有作為傳統(tǒng)維護(hù)檢查的替代方法被接受。”然而，他指出，已經(jīng)有不斷的研發(fā)創(chuàng)新。
Bordais解釋道：“巴西航空工業(yè)公司在全面的疲勞試驗(yàn)中，因?yàn)榇笠?guī)模使用SHM傳感器而受益，主要是降低了試驗(yàn)成本并節(jié)省了時(shí)間。”“同時(shí)，SHM飛行試驗(yàn)活動(dòng)的結(jié)果，以及參與飛行試驗(yàn)的航空公司的反饋，表明我們?cè)陂_發(fā)解決方案中走的路是正確的，這將在降低結(jié)構(gòu)性檢查成本中，產(chǎn)生積極的效果。”
位于加利福尼亞Sunnyvale的Acellent技術(shù)公司業(yè)務(wù)執(zhí)行副總裁Amrita Kumar說到：“很多開發(fā)飛機(jī)傳感器技術(shù)的單位，正在努力加強(qiáng)數(shù)據(jù)管理，而不是簡(jiǎn)單地審查數(shù)據(jù)。”
Kumar說到：“你想知道的，正是數(shù)據(jù)所告訴你的，同時(shí)，你如何才能高效地管理那些信息？”通過朝著接通條件移動(dòng)，而不是預(yù)定維護(hù)，“由于目前可以使用更多的目標(biāo)傳感器技術(shù)，你就不需要拆解飛機(jī)的結(jié)構(gòu)，完成檢查。”
Kumar補(bǔ)充說：“當(dāng)檢測(cè)到有問題存在以及它的位置時(shí)，緊接著的挑戰(zhàn)則是如何描繪出損壞的特征。”她說道：“隨著復(fù)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(jīng)“有了初步分類軟件的草稿。”它能適用于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，目前正在測(cè)試版試驗(yàn)中。試驗(yàn)一旦完成，該軟件就會(huì)成為Acellent公司SHM復(fù)合材料損傷檢測(cè)軟件的一部分，作為一個(gè)增強(qiáng)版。她說道：“SHM復(fù)合材料軟件將對(duì)復(fù)合材料損傷進(jìn)行檢測(cè)、本地化、確定大小以及分類。”
Meggitt公司工程技術(shù)部工程總監(jiān)RaviRajamani指出：“斷層被認(rèn)為是‘復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的一個(gè)大問題’，因?yàn)樗軐?dǎo)致結(jié)構(gòu)疲軟和故障。”他說道：“與金屬不同，外觀檢查不能很容易地確定符合材料結(jié)構(gòu)是否有問題，”“嵌入式傳感器由壓電元件組成，可以用于復(fù)合材料的故障檢測(cè)。”
他說：“結(jié)構(gòu)性監(jiān)測(cè)的一種可能方法，是分布式的光學(xué)傳感技術(shù)。”“這有很大潛力，因?yàn)楣饫w傳感技術(shù)并不需要單獨(dú)的傳感單元。對(duì)大型結(jié)構(gòu)件，特別是測(cè)量溫度和張力，這就是一個(gè)理想的傳感器。”
不好的一方面是，相關(guān)的電子設(shè)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(fā)到空間應(yīng)用的過渡還有一段時(shí)間的原因。“它們?cè)谟蜌夤I(yè)，以及對(duì)諸如樓房和橋梁之類的土建結(jié)構(gòu)的監(jiān)控中更常見，在這些地方，對(duì)設(shè)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(fā)動(dòng)機(jī)相比，用于機(jī)身的預(yù)測(cè)和健康管理（PHM）的傳感器更少。“業(yè)內(nèi)基本上都認(rèn)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(yù)測(cè)。”。他說道：“其局限性通常一直是數(shù)據(jù)的帶寬和計(jì)算能力。這使得將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭m當(dāng)位置進(jìn)行分析花費(fèi)畸高。”“但這正在盡快改變，我們能夠看到越來越多的現(xiàn)有數(shù)據(jù)被用來開發(fā)分析性的解決方法，從而有助于操作與維護(hù)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(yè)的發(fā)展，更凸顯‘連續(xù)數(shù)據(jù)流’處理并遠(yuǎn)離‘離散數(shù)據(jù)’，提供了能在給定時(shí)間內(nèi)捕獲的一條信息，除此以外再無其他。”Berg指出：“這是在過去20年中，引擎健康監(jiān)測(cè)持續(xù)進(jìn)步以及傳感器發(fā)展所取得的結(jié)果。”
通用電氣航空數(shù)字服務(wù)和方案工程總經(jīng)理Darin DiTommaso補(bǔ)充道：“OEM（貼牌代工）在大數(shù)據(jù)分析中取得的進(jìn)步，使其能將大規(guī)模的數(shù)據(jù)集匯總起來，這其中包括關(guān)于環(huán)境條件的信息以及配置和操作用途。他說：“那與數(shù)據(jù)科學(xué)和引擎物理學(xué)結(jié)合在一起，在一個(gè)稱為Predix 的同一時(shí)期的軟件平臺(tái)上運(yùn)行，它是一個(gè)基于云服務(wù)的通用電氣的產(chǎn)品，能以高效和可擴(kuò)展的方式，為每一臺(tái)引擎提供對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的能力。”
以GEnx為例進(jìn)行說明，DiTommaso說：“寬體飛機(jī)引擎適合安裝20個(gè)傳感器，為溫度、壓力、流體系統(tǒng)、燃料、燃油、振動(dòng)監(jiān)控提供數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)值設(shè)定及定位。傳感器由通用電氣以及外部供應(yīng)商提供。”
DiTommaso說：“行業(yè)目前處于一個(gè)更好的位置，能夠利用現(xiàn)有傳感器組件的數(shù)據(jù)，這主要是得益于數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)中取得的進(jìn)步，以及將數(shù)據(jù)科學(xué)與其他專業(yè)知識(shí)結(jié)合在一起，檢測(cè)并且隔離引擎問題，同時(shí)我們能夠利用比過去多很多的數(shù)據(jù)。”這意味著與以前沒有計(jì)劃的引擎維護(hù)，降低檢測(cè)以及總的維護(hù)負(fù)擔(dān)相比，現(xiàn)在的行業(yè)更有計(jì)劃性。
當(dāng)然，傳感器是通過機(jī)載有線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的。以引擎為例，傳感器收集到了有關(guān)引擎狀況的原始數(shù)據(jù)，將它們發(fā)送給了健康監(jiān)控單元，它是集成在全權(quán)限數(shù)字引擎控制（FADEC）中的。FADEC對(duì)從傳感器接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相同的內(nèi)部處理和數(shù)據(jù)分析，發(fā)出實(shí)時(shí)警報(bào)。此外，一些未被處理的數(shù)據(jù)可以通過多種方法下載到地面系統(tǒng)—無論是在飛行中還是在飛行結(jié)束后都能進(jìn)行。因?yàn)榫€纜會(huì)增加重量，因此行業(yè)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(shù)據(jù)傳輸，它是OEM正在為引擎健康監(jiān)控研發(fā)的眾多新技術(shù)中的一個(gè)。他從眾多優(yōu)點(diǎn)中引用的2個(gè)是更好的穩(wěn)定性和減輕重量。
Parsy解釋道：“最大的問題是在飛機(jī)或宇宙飛船中，機(jī)載傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)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(shù)情況下，無線解決方案會(huì)被視為是一種補(bǔ)充—而不是與有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。另外一些匯聚因素，如數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、智能系統(tǒng)的小型化的發(fā)展、分布式系統(tǒng)，在降低機(jī)載數(shù)據(jù)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(jìn)數(shù)據(jù)精度的潛力時(shí)，Parsy引用了他們公司關(guān)于空間無線技術(shù)的描述，他說道：“它的主要任務(wù)是通過采用可靠的、超低功率以及時(shí)間同步的無線網(wǎng)絡(luò)，特別是采用動(dòng)態(tài)測(cè)量，對(duì)已有的技術(shù)進(jìn)行挑戰(zhàn)。”“在試驗(yàn)中，通過改良的數(shù)據(jù)傳輸可靠性，完成了對(duì)精度的重大改進(jìn)。”
