Умные сенсорные сети снижают затраты и простои на обслуживании самолетов

Обслуживание самолетов и космических аппаратов традиционно опирается на трудоемкие, дорогие ручные инспекции. Недавние достижения в сенсорно-актуаторных сетях трансформируют этот ландшафт через мониторинг структурного здоровья (SHM), революционный метод, автоматически оценивающий целостность сложных аэрокосмических структур. По мере набора скорости SHM, был запущен новый международный аэрокосмический консорциум для стимулирования сотрудничества по его внедрению и развитию.

«Мы по сути строим нервную систему для самолетов», — говорит Фу-Куо Чанг, профессор аэронавтики и астронавтики Стэнфордского университета и председатель Комитета по руководству Structural Health Monitoring – Aerospace Industry (SHM‑AISC). «Технологии SHM дают ремонтным командам данные в реальном времени о структурном здоровье самолета, точно так же, как наши тела чувствуют внутренние изменения».

Заменяя ручные проверки, SHM может драматически сократить потребности в труде и простои самолетов. Хольгер Шпекман, лидер SHM-технологий в Airbus, отмечает: «SHM — ключевой драйвер философии Airbus "Intelligent Structure". Он сокращает прямые затраты на обслуживание, повышает доступность и открывает новые конструктивные возможности — принося выгоду клиентам через улучшенную производительность флота».

Джон К. Колес, менеджер по поддержке и сервисам 787 в Boeing Commercial Airplanes, добавляет: «SHM дает авиалиниям операционную эффективность, позволяя бортовую инспекцию видимых повреждений, устраняя необходимость во внешнем беспилотном испытательном оборудовании и сокращая время планирования ремонта».

SHM‑AISC

SHM‑AISC провел свое инаугурационное заседание в Стэнфорде 7 ноября 2006 года. Участники приняли устав и создали управляющий совет, с Чангом, избранным первым председателем. Совет включает представителей крупнейших аэрокосмических фирм (Airbus, Boeing, EADS, Embraer, Honeywell, BAE Systems), регуляторов (FAA, EASA), гос. агентств (ВВС США, Армия США, NASA) и исследовательских институтов (Sandia National Labs, Стэнфордский университет).

Миссия SHM‑AISC — создать единую стратегию внедрения SHM по коммерческим и военным аэрокосмическим приложениям. Это включает разработку стандартов, процедур и руководств по сертификации, адресующих зрелость системы, обслуживание, поддерживаемость, апгрейды и расширение. Предстоящие рабочие группы возьмутся за детальные задачи, первая — Коммерческая авиация — ожидает разработать стандарты в течение двух лет.

О технологии SHM

SHM использует самодостаточные, распределенные сенсорно-актуаторные сети, встроенные в структуры летательных аппаратов. Она обеспечивает непрерывный мониторинг, инспекцию и обнаружение повреждений с минимальным человеческим вмешательством. Помимо выявления дефектов, SHM оценивает эффекты операционного использования и выдает ранние предупреждения физических повреждений, позволяя проактивное обслуживание, сохраняющее летную безопасность и информирующее будущие конструктивные улучшения.

NASA внедрила SHM в программу Space Shuttle после потери Columbia в 2002 году. Уильям Проксер, старший ученый NASA, объясняет: «Урон термозащитной системы от удара подчеркнул необходимость бортового SHM. Следовательно, система обнаружения ударов в переднем крае крыла теперь мониторит каждый полет шаттла, с аналогичными системами, рассматриваемыми для МКС и будущих космических аппаратов».

ВВС США исследуют SHM для своего многоразового запускаемого аппарата, Space Operations Vehicle. Марк М. Дерисо, лидер команды оценки структурного здоровья в Лаборатории исследований ВВС, отмечает: «Автоматизированная система могла бы оценить всю структуру за часы после миссии и пересертифицировать её для полета, сокращая затраты на запуск за счет оптимизации оборота».

На третьем европейском воркшопе по мониторингу структурного здоровья в Гранаде, Испания (июль 2006), лидеры индустрии и правительства подчеркнули необходимость отраслевых политик и процедур для стандартизации внедрения SHM. Этот консенсус привел к формированию SHM‑AISC.

Деннис Роуч, технический сотрудник центра валидации NDI aéreo FAA, замечает: «Обслуживание и ремонт теперь составляют примерно четверть операционных затрат коммерческого флота. SHM предлагает своевременное решение для сдерживания этих растущих расходов».