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Un Sistema de Monitoreo de Salud Estructural para la Detección de Fallas en la Línea de Unión en un Demostrador de Sección de Ala a Escala Completa

Autores: Pellone, Lorenzo; Ciminello, Monica; Mercurio, Umberto; Apuleo, Gianvito; Concilio, Antonio

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Un Sistema de Monitoreo de Salud Estructural para la Detección de Fallas en la Línea de Unión en un Demostrador de Sección de Ala a Escala Completa


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Monitoreo de salud estructural
Tecnologías de SHM
Fibra óptica
Uniones adheridas
Inspección No Destructiva
Regulaciones aeronáuticas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En los últimos años, ha habido un aumento significativo en el uso de tecnologías de monitoreo de salud estructural (SHM) como sistemas para monitorear la integridad de las estructuras de las aeronaves. El uso de redes de sensores compactas y embebibles, como las basadas en fibra óptica (FO), es particularmente atractivo desde la perspectiva de liberar un sistema estructural integrado con capacidad de detección intrínseca. Generalmente, la arquitectura de un sistema SHM se completa con un algoritmo dedicado que procesa los datos recopilados de los sensores para elaborar sobre el nivel de daño que actualmente sufre la estructura, con la posibilidad adicional de proporcionar información a los especialistas relevantes involucrados en su supervisión. Una de las principales aplicaciones de SHM que está atrayendo un gran interés está relacionada con la inspección y detección de anomalías en uniones adheridas, lo cual es extremadamente relevante en muchas realizaciones compuestas. Las regulaciones aeronáuticas permiten el uso de uniones adheridas en la estructura primaria de una aeronave, pero requieren la implementación de un medio para garantizar su seguridad absoluta, como la introducción de enlaces mecánicos adicionales destinados a detener la propagación de un posible defecto o la disponibilidad de sistemas de Inspección No Destructiva (NDI) para probar la ausencia de áreas dañadas relevantes. Generalmente, los principales defectos típicos que ocurren durante la fabricación de uniones adheridas incluyen el curado del adhesivo, uniones de contacto, mala porosidad y mala preparación de la superficie. Los actuales sistemas NDI más utilizados y disponibles para detectar defectos siguen siendo inexactos debido a la falta de procedimientos estándar para la creación de defectos representativos de manera controlada, lo que permitiría el desarrollo de metodologías y herramientas confiables capaces de garantizar la seguridad de una unión adherida, como lo exigen las regulaciones de seguridad. Este documento muestra los resultados relativos a la implementación de un sistema SHM desarrollado por el Centro Italiano de Investigación Aeroespacial (CIRA) destinado a monitorear las líneas de unión entre las tapas de los nervios y los paneles de una sección típica de ala compuesta y detectar fallas en ubicación y longitud. El trabajo se realizó durante pruebas estáticas en tierra típicas utilizando una red de sensores de fibra óptica embebida dentro de las capas de pasta adhesiva relevantes durante el proceso de fabricación de la estructura. En la investigación reportada, el sistema SHM asumió la función de una herramienta del sistema NDI. Los resultados muestran que el sistema SHM desarrollado tiene buena fiabilidad para la detección tanto de la posición como del tamaño de las áreas de daño que fueron insertadas artificialmente dentro del artículo de prueba durante la fase de unión, mostrando su potencial como candidato para ser utilizado como una herramienta para verificar las condiciones de una unión adherida, como lo exigen las regulaciones de las autoridades de aviación.

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