[發明專利]無人機結構健康監測用智能組件

在審

• 申請號: 201711240225.4
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108317947A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 黎明誠;鄧勇生;余坤鋒;高羅強;張苗
• 申請（專利權）人: 陜西電器研究所
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G01N27/04;G01L5/00
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

本發明公開了一種無人機結構健康監測用智能組件，包括結構體、應變監測單元、裂紋損傷監測單元和疲勞壽命監測單元共四個組成部分。其中結構體采用雙孔雙對稱平行梁結構進行高精度應變測量，通過優化組合，新型結構重量同無智能監測功能的原結構相當；結構安全系數優于原結構，通過應力集中效應進行疲勞壽命測量，從而提高結構可靠性，且滿足應變、損傷及壽命預測的測量要求，實現了無人機結構材料的智能感知和安全預判功能，擴展了無人機健康監測系統功能，降低了運行風險。

技術領域

本發明屬于飛機結構健康監測領域，涉及一種解決無人機結構健康狀態監測的智能結構組件。

背景技術

中國是無人機制造業的世界領導者，并正在崛起成為世界級的創新者，隨著軍民融合的大發展，目前國內無人機已經在測繪、航拍、巡線、架線、勘探、防火、滅火、公安巡檢、森林防護、動態監控、農業植保、城市管理等領域得到廣泛應用。據不完全統計，我國有400多家公司或單位從事無人機研發、生產和銷售。國內民用無人機，尤其是消費級無人機已走在世界前列。然而，近年來國內連續發生多起無人機威脅，實際上，小型無人機的失控以及墜毀迄今為止比起有人飛機已經越來越普遍。因此，對使用中的無人機機體結構進行完整性和健康狀況檢查，防止形成災難性的故障，已經成為當今一個重要并急需的課題，而目前國內尚無該項研究的先例，也無相關專利技術。

發明內容

本發明的目的是提供一種無人機結構健康監測用智能組件，解決無人機結構健康監測系統中主體結構的智能感知和智能判斷功能，滿足機體結構自我診斷和壽命預測，確保無人機系統可靠安全運營。

本發明的技術方案如下：一種無人機結構健康監測用智能組件，其特征在于:包括結構體、應變監測單元、裂紋損傷監測單元和疲勞壽命監測單元，所述的結構體為雙對稱雙孔平行梁結構，在結構體指定區域貼裝有相應的監測單元，各監測單元同結構體之間通過柔性印制監測電路進行電氣連接，結構體一端固定在無人機機體上，另一端作為施加升降運行力的施力端，用于安裝無人機旋翼動力部分，以滿足無人機飛行任務的正常運行。

上述無人機結構健康監測智能組件中，應變敏感單元由八片電阻應變計組成,八片電阻應變計對稱分布在雙對稱雙孔平行梁上下外表面，通過電阻應變效應進行高精度應變測量.

上述無人機結構健康監測智能組件中，裂紋損傷監測單元由四組損傷監測智能薄膜材料組成，四組損傷監測智能薄膜材料對稱分布在雙對稱雙孔平行梁上下外表面，通過伏安特性進行損傷嚴重程度以及損傷位置判斷。

上述無人機結構健康監測智能組件中，損傷監測智能薄膜材料包括聚酰亞胺基底、納米合金薄膜敏感層和三防保護層，包含縱橫排列的電阻陣列進行損傷監測及位置判斷。

上述無人機結構健康監測智能組件中，疲勞壽命檢測單元由八片疲勞壽命計組成，八片疲勞壽命計對稱分布在雙對稱雙孔平行梁上下內表面，通過應力集中效應對結構體疲勞壽命進行預測。

上述無人機結構健康監測智能組件中，所述的結構體長度不大于220mm，寬度為20mm～38mm，主要彈性梁厚度不大于12mm，最大應變區域厚度約1mm，應變敏感單元、裂紋損傷監測單元總厚度不超過0.2mm，不影響結構體的替代安裝，可無損更換原結構體，提高無人機性能。

上述無人機結構健康監測智能組件中，各監測單元同結構體之間采用雙組分環氧膠進行可靠貼裝，通過柔性印制電路(FPC)進行電氣連接。

上述無人機結構健康監測智能組件中，應變監測單元、裂紋損傷監測單元和疲勞壽命監測單元均優選聚酰亞胺薄膜材料作為基底，光刻智能敏感膜層進行參數測量，全密封防護結構組成。

上述無人機結構健康監測智能組件中，結構體制作材料優選高強度的鋁合金材料7A04。

與現有技術相比，本發明具有以下的優點和技術效果：