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空天飞机综合健康管理技术的研究

刘金英  
【摘要】:空天飞机的综合健康管理涉及空天飞机从发生故障到恢复正常的一系列活动,包括信号处理、状态监控、健康评估、预测、决策支持、人机交互等。本文总结了国内外的文献,介绍了空天飞机的基本概念、空天飞机的重要意义、空天飞机的主要组成部分、空天飞机综合健康管理系统及其组成、功能、国内外空天飞机的综合健康管理研究现状。并详细阐述了美国、日本和意大利的空天飞机健康管理专项技术试验,分析了各自的技术的优缺点,健康管理采用的主要故障诊断方法,预测了未来空天飞机健康管理发展的方向。 本文采用去敏的方法,设计了一种易于实现的,能够进行温度和应变同时测量的双光纤光栅传感器结构,解决了光纤光栅传感器温度、应变交叉敏感的问题。并利用matlab对温度变化量0-100℃和应力为0-500με范围内进行了仿真。同时,在双光纤布拉格光栅传感器结构的基础上,提出了一种基于光纤光栅的空天飞机箱体应力传感器模型,分析了外加载荷和应变分布之间关系。通过matlab对外加载荷作用下应力分布和有效折射率的变化进行了仿真,并对10N和20N外加载荷作用的应力分布作了比较。仿真结果表明:双光纤布拉格光栅传感器结构可以实现温度和应变的同时测量,应力和外加载荷力成线性关系。通过应力分布情况,推断出空天飞机贮箱箱体的故障,实现了箱体的健康监测。


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