智能传感器网络削减飞机维护成本与停机

飞机与航天器维护传统依赖耗时昂贵的人工检查。传感器-执行器网络近期进展正通过结构健康监测（SHM）变革这一局面——一种自动评估复杂航空航天结构完整性的革命性方法。随着SHM获青睐，新国际航空航天联盟成立，促进其采用与发展协作。

“我们本质上在为飞机构建神经系统，”斯坦福大学航空航天教授、结构健康监测-航空航天工业指导委员会（SHM-AISC）主席Fu-Kuo Chang说。“SHM技术为维护团队提供飞机结构健康实时数据，犹如人体感知内部变化。”

替代人工检查，SHM能大幅削减人工需求与飞机停机。Airbus SHM技术负责人Holger Speckmann表示：“SHM是Airbus‘智能结构’理念关键驱动力。它降低直接维护成本、提升可用性、开拓新设计可能——通过改善机队性能惠及客户。”

波音商用飞机787支持与服务经理John C. Coles补充：“SHM让航空公司运营受益：机上即可检查可见损伤，免去外部无损检测设备，缩短修复规划时间。”

SHM-AISC

SHM-AISC于2006年11月7日在斯坦福召开首会。成员通过章程，建立管理委员会，Chang当选首任主席。董事会成员涵盖主流航企（Airbus、波音、EADS、Embraer、Honeywell、BAE Systems）、监管机构（FAA、EASA）、政府机构（美空军、美陆军、NASA）、研究机构（Sandia国家实验室、斯坦福大学）。

SHM-AISC使命：制定统一战略在商用与军用航空航天应用中实施SHM。涉及开发标准、程序、认证指南，涵盖系统成熟、维护、支持性、升级、扩展。即将成立工作组处理细节任务，首个——商用航空——预计两年内起草标准。

SHM技术简介

SHM利用嵌入车辆结构的自给式分布式传感器-执行器网络。以最小人工干预实现持续监测、检查、损伤检测。除识别缺陷，SHM还评估运行使用影响、发出物理损伤早期预警，实现主动维护，保障飞行安全并反哺未来设计改进。

NASA在2002年哥伦比亚号事故后于航天飞机计划实施SHM。NASA高级科学家William Prosser解释：“热防护系统撞击损伤凸显机载SHM必要性。结果，机翼前缘撞击检测系统现监测每次航天飞机飞行，类似系统拟用于国际空间站与未来航天器。”

美空军探索SHM用于可重复使用发射器——空间作业飞行器。空军研究实验室结构健康评估团队负责人Mark M. Derriso表示：“自动化系统可在任务后数小时内评估整体结构并重新认证飞行，通过精简周转降低发射成本。”

2006年7月西班牙格拉纳达第三届欧洲结构健康监测研讨会上，业界与政府领袖凸显行业层面政策与程序标准化SHM实施的必要性。此共识催生SHM-AISC。

FAA适航保证NDI验证中心技术人员Dennis Roach观察：“维护与修理现约占商用机队运营成本四分之一。SHM提供及时方案遏制成本上升。”

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