[發明專利]一種光纖感知網絡賦形植入彈體結構的方法

有效

• 申請號: 201710627125.0
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107490326B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 王學鋒;王宇;胡宇;楊勇;唐才杰;朱煒煒;范慧佳;高騰宇
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: F42B33/00
• 分類號: F42B33/00;F42B35/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

一種光纖感知網絡賦形植入彈體結構的方法，包括步驟如下：在導彈金屬殼體(1)外表面先鋪設軟木層(2)，然后通過切割形成足可容納光纖敷設的凹槽(3)，將傳感光纖(4)逐一敷設到光纖凹槽(3)中，形成間隔相等、橫縱交錯的光纖感知網絡(5)，用低彈性模量膠(6)填充光纖(4)與光纖凹槽(3)的間隙并使之固定。然后在已有的軟木層(2)上再鋪設一層軟木對傳感光纖(4)加以保護，以防止金屬殼體在套裝防熱保護層時損傷光纖(4)。本發明的方法具有布設靈活、工藝簡單、安全性好等優點，不會損傷結構體的原有結構，可應用于多種結構體，能大大提高生產效率。

技術領域

本發明涉及一種光纖感知網絡賦形植入彈體結構的方法。

背景技術

智能結構是一種仿生結構體系，它集主結構、傳感器、控制器、及驅動器于一體，不僅具有承載功能，還能感知和處理內外部環境信息，并通過改變結構的物理性質使結構改變，對環境做出響應，實現結構健康自診斷、自監控、自適應、自修復的生命特征及智能功能。目前，可以用于智能結構的傳感器的選擇很多，常用的有壓電陶瓷、電阻應變絲、超磁致伸縮薄膜及光纖等，其中光纖傳感器由于其具有體積小、質量輕、強度高、彎曲性好、柔韌性好、不受電磁波干擾、不需外加電源、耐腐蝕、成本低等優點，且可方便的布設在殼體表面上構成監控網格，受到很多智能結構研究人員的青睞，逐步形成一個新的領域—光纖智能結構。1979年，美國國家宇航局NASA創始了一項光纖機敏結構與蒙皮計劃，在飛行器的結構部件外殼(蒙皮)內植入各種纖維光學傳感器和信號處理器與計算機相連，賦予飛行器結構件和整個飛行器的自檢測、自診斷、自監控、自校正、自適應以及記憶、思維、判斷和采取對抗措施的功能。其中智能結構的設想是：第一步將光纖傳感器、處理器、信號和功率分配網絡以及相關控制功能的電子系統埋置在飛行器的蒙皮內，對飛行器結構件進行動態監測，同時具有通信等功能；第二步將各種無線電頻率、紅外和光學傳感器布設在飛行器的大部分表面上，完成對飛行器物理參數監測和寬頻帶的傳感和通信，并通過光纖鏈路與計算機連接提供適當的對抗措施。

實現光纖智能結構健康監測，需要在結構體上大面積布設光纖傳感器，隨著光纖智能結構的工程化應用越來越多，光纖傳感器與結構的結合方法顯得尤為重要。大量國外科研人員也利用光纖傳感網格覆蓋或植入飛行器艙體的方法實現對結構狀態的監測均描述了光纖智能結構監測方法，但對于傳感器與結構體的結合方法未做更為詳細的表述。授權號為ZL201410048814.2的專利《一種飛行器艙體預埋光纖傳感器的方法》中，采用在飛行器艙體金屬表面直接刻槽的方法，雖實現了光纖傳感器在結構體表面的賦形植入，但是金屬開槽工藝復雜，施工周期長，并且對結構體的表面有一定的損傷，應用范圍有限。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，本發明提出一種光纖感知網絡賦形植入彈體結構的方法，在導彈彈體結構表面形成大面積的連續的光纖傳感網絡包絡，具有實時檢測功能，實現對導彈彈體結構狀態的全面監測，如力學性能、溫度特性及損傷情況等。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種光纖感知網絡賦形植入彈體結構的方法，包括步驟如下：

步驟一：將軟木板粘貼在導彈的金屬殼體表面，通過剪裁拼接，使軟木完全覆蓋金屬殼體表面形成軟木層，按照設定的路徑切除軟木層形成光纖凹槽；

步驟二：將傳感光纖逐一敷設到光纖凹槽中，形成間隔相等、橫縱交錯的光纖網絡；

步驟三：使用低彈性模量膠填充傳感光纖與光纖凹槽之間的間隙，使得低彈性模量膠超出軟木層外表面，靜置使低彈性模量膠充分滲入光纖凹槽與傳感光纖的間隙；

步驟四：用刮板刮除超出軟木層外表面的低彈性模量膠，靜置使低彈性模量膠外表面固化；

步驟五：在已有的軟木層上再鋪設一層軟木形成用于傳感光纖保護的軟木層。

所述軟木板由栓木碎屑溶膠后壓制而成，在粘貼過程中，每塊軟木板彎曲角度不超過45°。