王文娟 薛景鋒 張夢杰

摘要：由于波分復用可實現(xiàn)多點測量特點，光纖傳感被期望用于飛機結構的實時監(jiān)測。飛機對重量（質量）極為敏感，光纖傳感的應用可以極大程度上減少測量導線而達到減重的目的。同時，光纖傳感還具有抗電磁干擾、耐高溫、抗疲勞、抗環(huán)境腐蝕的顯著優(yōu)勢。隨著智能飛機結構的廣泛應用，要求光纖傳感更密集、更快、更小型?；陲w行測試和相關應用經驗，本文對當前研究進展進行回顧，并對未來發(fā)展進行展望。

關鍵詞：光纖傳感；結構健康監(jiān)測；飛機；應用；展望

中圖分類號：V219文獻標識碼：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2020.07.013

結構維修占飛機維修60%以上的時間，結構壽命也決定了飛機的壽命，而且結構損傷呈現(xiàn)分布式、偶發(fā)性和難監(jiān)測的特點，因此結構健康監(jiān)測成為飛機預測與健康管理的重要方面[1]。美國和歐盟持續(xù)發(fā)展了飛機結構健康監(jiān)測技術，F(xiàn)-35飛機發(fā)展了預測與健康管理（PHM）系統(tǒng)，更引起國際上對于結構健康監(jiān)測技術的關注和重視[2]。

飛機結構健康監(jiān)測可以分為整機疲勞壽命監(jiān)測和關鍵部位損傷監(jiān)測兩部分。整機疲勞壽命監(jiān)測將載荷監(jiān)控與疲勞壽命分析結合以實現(xiàn)疲勞壽命監(jiān)控，掌握每一架飛機的實際使用情況，有利于控制剩余壽命，提高飛機在飛行中的安全性；關鍵結構損傷監(jiān)測通過監(jiān)測關鍵結構部位應力或損傷參數(shù)，與正常指標進行對比分析，從而判斷出飛機重要結構的受損程度以及損傷的具體位置[3]。

結構狀態(tài)主要通過應變、載荷和振動等信息反映。由于飛機的高機動性、結構復雜性以及環(huán)境嚴酷性，需進行多點狀態(tài)監(jiān)測，使用傳統(tǒng)應變片的方法已很難滿足需要，主要原因是引線多、增重多、壽命不能與機體同壽，亟須研究采用新的應變測量技術。光纖光柵（FBG）傳感技術作為一種新興的應變測量技術，具有結構靈巧、布線簡潔、高效、長壽命、抗電磁干擾等諸多優(yōu)點，在航空航天等尖端裝備領域具有重大應用前景。為適應航空航天裝備關鍵部位高精度測試、大型結構件上千點測試的特殊需求，使得高精度光纖光柵和弱反射分布式光纖光柵傳感技術成為武器裝備結構健康監(jiān)測和狀態(tài)管理的核心與關鍵。

1光纖傳感系統(tǒng)

1.1光纖光柵原理和特點

光纖光柵應變測量原理如圖1所示，寬帶光入射光纖光柵串，每經過一個光纖光柵，就反射回與其中心波長對應的窄帶光，而光纖光柵的中心波長隨其應變狀態(tài)發(fā)生偏移，通過對回光波長的檢測來獲得對應光纖光柵測點的應變變化。光纖光柵串由一系列不同中心波長的光纖光柵組成，采用波分復用技術來實現(xiàn)高效的應變測量[4]。

光纖光柵傳感因具有精度高、波分復用、抗電磁干擾能力強、壽命長、可靠性高、耐腐蝕、體積小、重量輕，易埋于復合材料結構等優(yōu)點，已成為滿足結構關鍵部位結構健康監(jiān)測需要、極具發(fā)展前途的應變載荷測量技術。

1.2弱反射光纖光柵原理和特點

弱反射光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)的原理如圖2所示，當信號光入射到達弱反射光纖布拉格光柵時，與光纖布拉格光柵的中心波長一致的很小一部分信號光被光纖光柵反射回來，剩余的大部分光信號繼續(xù)向前傳輸直到下一個弱反射光纖布拉格光柵，繼續(xù)發(fā)生同樣的作用，接著繼續(xù)如此進行下去，直到序列中的最后一個光纖布拉格光柵。最后只需要分析探測系統(tǒng)接收到的光柵中心波長的變化情況，就可以實現(xiàn)陣列中每個光柵的傳感功能[5]。

弱反射分布式光纖光柵可以在一個長距離光纖內以毫米間隔刻制光柵，光柵的反射系數(shù)小于0.1%，一次測量即可以獲得待測光纖所有位置處的溫度/應變信息，實現(xiàn)對待測光纖的快速巡檢。具有多測點、高空間分辨率、無盲區(qū)連續(xù)分布式測量的能力，可實現(xiàn)成千上萬個點的測試，實現(xiàn)空間連續(xù)特性測量。適用于飛機機體等大型結構的變形、載荷分布的測試需求。

2航空需求

智能化、自感知、安全經濟已成為新一代飛機發(fā)展的趨勢。飛機預測與健康管理系統(tǒng)是提高飛機可靠性、測試性、保障性和維修性的關鍵技術；由于武器裝備的高機動性、結構復雜性以及環(huán)境嚴酷性，使用傳統(tǒng)的應變監(jiān)測技術已很難滿足對結構綜合健康狀態(tài)的監(jiān)測，尤其在服役環(huán)境下的實時在線監(jiān)測。飛機在結構方面，由于減重的要求更為迫切，使復合材料的使用量在不斷增加，一方面復合材料使用經驗相對金屬材料更為欠缺，另一方面復合材料失效具有更隱蔽的特點，因此復合材料的監(jiān)測技術成為結構監(jiān)測的難點和重點。由于缺少長壽命結構應變載荷監(jiān)測手段，目前采用基于臨時應變飛參數(shù)據(jù)的載荷方程方法，設計部門最希望直接獲得關鍵部位的應變載荷，用于結構壽命與安全評估，對于復合材料，飛機設計人員更為關心飛行過程的動載荷以及飛機著陸后的偶發(fā)沖擊對結構造成的損傷。

飛機結構狀態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)，有幾個關鍵因素：系統(tǒng)需要監(jiān)測參數(shù)高度集成、重量輕、測量數(shù)據(jù)準確穩(wěn)定可靠、傳感器要與機體同壽。我國在20世紀90年代就已提出對飛機開展實時結構健康監(jiān)控的思想，為何到今天尚未實現(xiàn)，關鍵原因是沒有找到適合的傳感器，由于飛機結構是連續(xù)分布的，進行結構狀態(tài)監(jiān)控僅應變參量全機就需要幾百個測點，如果采用傳統(tǒng)應變片就需要上千條導線，僅導線和航插的重量就達幾十千克，基本不具備可實現(xiàn)性，加之電阻應變片易受電磁干擾影響、焊點易斷等原因，一直未被作為長期裝機實施結構應變監(jiān)測的手段。因此，傳感器是制約結構監(jiān)控技術發(fā)展的瓶頸。

先進復合材料具有輕質量、高強度、高模量、結構功能一體化和設計制造一體化、易于制造整體化大型構件等優(yōu)點，其用量已成為航空器先進性的重要技術指標之一。隨著其應用的廣泛性和重要性，也面臨一些較為棘手的問題，首先大型復合材料制造過程中工藝參數(shù)復雜，難以保證參數(shù)均勻性，導致一些部件存在較高的廢品率，嚴重影響生產效率；其次復合材料基于本身各向異性的特點，在服役過程中受到外部載荷尤其是沖擊載荷作用下，內部易產生分層、脫黏等損傷而表面往往難以察覺，存在嚴重安全隱患，目前周期性的全尺寸無損檢查耗時耗力，且無法達到實時監(jiān)控的目的；在維修方面，對復合材料部件的使用壽命預估和維修策略研究甚少，導致使用相當保守，亟須一種結構健康監(jiān)測的手段對其制造、服役、維修階段進行監(jiān)控[6]。

分布式光纖傳感系統(tǒng)是同時利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號介質，利用光波在光纖中傳輸?shù)奶匦裕裳毓饫w長度方向連續(xù)的傳感被測量（如溫度、壓力、應力和應變等），包括基于后向瑞利散射、拉曼效應、布里淵效應等多種不同原理的系統(tǒng)。優(yōu)點在于可在很大的空間范圍內連續(xù)地進行傳感，傳感部分結構簡單、使用方便，同時信息獲取成本大大降低，性價比高。采用分布式傳感器不需要對光纖進行刻蝕，在全程范圍內具有感知功能，隨著空間分辨率和采樣速率的提升，在結構應變場、溫度場、結構損傷的監(jiān)測中具有重要應用價值。

光纖傳感器是復合材料結構健康監(jiān)測最有潛力的傳感器，具有質量輕、尺寸小（類似頭發(fā)絲）、長壽命、高可靠性等優(yōu)點，可安裝或內埋于材料結構中，與復合材料實現(xiàn)完美匹配。分布式光纖側重連續(xù)應變場的監(jiān)測，光纖光柵側重對復雜部件關鍵應力點的監(jiān)測，兩者互補。

3應用研究進展

美國軍方在三代機F-18以及四代機F-22、F-35中，在機身、機翼等重要部位安裝光纖光柵傳感器進行動態(tài)應變、溫度等參量的測量，光纖光柵成為PHM的重要組成部分。波音、空客的新一代軍用運輸機、民用客機中也研究使用大量的光纖光柵傳感器進行飛機的結構狀態(tài)監(jiān)測，以降低檢查維護成本，提高飛機使用安全性。X-33研制了包含光纖傳感器的VHM系統(tǒng)，在F-18上進行領先驗證的傳感網(wǎng)絡布局情況，采用光纖光柵傳感，如圖3所示。隨后，美國國家航空航天局（NASA）將該VHM系統(tǒng)在X-33上進行應用驗證，以多點應變和溫度測量的光纖光柵傳感網(wǎng)絡，進行結構實時健康監(jiān)測[7]，如圖4所示。

美國第四代戰(zhàn)斗機F-35中配備了PHM系統(tǒng)，其重點是利用對先進傳感器的集成應用，并借助各種算法和智能模型來預測、診斷、監(jiān)控和管理飛機的狀態(tài)，在起落架結構疲勞監(jiān)測系統(tǒng)就采用了先進的光纖應變傳感器[8]。

2008年，NASA利用光纖傳感器測量系統(tǒng)對Ikhana無人機機翼形狀進行了測試，每個機翼布置了1440個傳感器，如圖5所示。研究人員能夠在無人機執(zhí)行任務時實時檢測機翼的應變分布及二維形變。這是實現(xiàn)亞聲速固定翼飛機姿態(tài)控制的第一步，并且同時為機翼結構及負載能力監(jiān)測提供了一個有效的方法[9]。

德國宇航公司（DASA）飛機測試中心將光纖光柵傳感器安裝于新研制的碳纖維增強塑料（CFPR）機翼表面，實現(xiàn)了對機翼疲勞特性的監(jiān)測?？湛凸纠肍BG傳感器在A340-600試驗臺上對復合材料結構健康狀況進行監(jiān)測評估[10]。

瑞典光學研究院與瑞典國防研究院（FOI）正在進行一項名為“Smart”的國家計劃，旨在將光纖光柵傳感器開發(fā)用于監(jiān)視戰(zhàn)斗機復合材料結構的時分復用應變和溫度測量系統(tǒng)，同時也準備開發(fā)基于先進載荷監(jiān)視和損傷探測技術的實時健康和操作監(jiān)視系統(tǒng)[11]。

歐盟第六框架計劃支持的項目SMIST（structural monitoring with advanced integrated sensor technologies）反映了空客發(fā)展SHM技術的研究計劃和路線圖。SMIST目的是將先進傳感系統(tǒng)集成于飛機結構中，以降低維護成本、減輕重量、提高飛機的運營能力。

歐盟第七框架協(xié)議：靈巧智能飛機結構SARISTU（smart intelligent aircraft structures）項目中已將光纖光柵傳感器作為飛機機翼變形測量的手段，用于變彎機翼控制和結構健康監(jiān)控。圖6為在變彎度機翼后緣上安裝的光纖傳感器梁和光纖帶狀傳感帶[12]。

國內方面，相關高校和科研院所緊隨國際研究前沿開展了相關研究工作。針對某型飛機機翼盒段，構建了基于波分復用結構的分布式傳感網(wǎng)絡測量盒段試件應變監(jiān)測系統(tǒng)，運用波長監(jiān)測方法實現(xiàn)對盒段結構承受載荷情況的有效監(jiān)測研究表明，傳感器的波長偏移與載荷呈線性關系，傳感器的最大載荷監(jiān)測靈敏度達3.09pm/N[13]?；谌鹄诚蛏⑸涞男滦头植际絺鞲衅鞯难芯繎霉饫w傳感器對復合材料結構固化過程進行監(jiān)測，并對復合材料結構進行損傷識別，開展了復合材料壓力容器的結構健康監(jiān)測等研究[14]。

針對航空領域光纖傳感技術開展研究，開展光纖傳感器、光纖光柵解調儀、校準和航空應用研究。主要針對光纖光柵結構應變—載荷監(jiān)測系統(tǒng)、復合材料結構健康監(jiān)測等方面開展相關研究工作。在傳感器安裝、傳輸布局、解調儀表熱設計和抗振性設計、系統(tǒng)環(huán)境適應性和耐久性試驗等方面取得良好進展，同時在飛機復合材料應變和沖擊損傷的監(jiān)測方面，積極開展了光纖光柵在復合材料結構上的安裝及埋植研究，經元件級試驗驗證，將光纖光柵傳感器安裝在某型飛機綜合油箱試驗盒段，并參加了相關靜強度試驗，應變測試準確性高。

在復合材料健康監(jiān)測方面，針對某型飛機的復合材料PHM技術攻關，目的是利用埋入的光纖傳感器對復合材料內部應變和損傷進行監(jiān)測[6]。要求光纖埋入復合材料內部或采用玻璃布方式埋入復合材料表面，既能很好地感知復合材料結構應變，又要確保光纖的埋入對復合材料結構的影響在可接受范圍內。開展了光纖光柵內埋碳纖維復合材料的應用技術研究，包含對光纖和復合材料結構相容性、工藝性、光纖對復合材料內部結構的影響、光纖對復合材料拉伸、壓縮、彎曲等力學性能的影響等。并在某型飛機1：1油箱盒段和復合材料機翼表面成功埋入幾十個光纖光柵，還在1：1油箱靜力試驗中成功監(jiān)測到應變和損傷異常點，如圖7所示。

2012年7月，開展了光纖光柵監(jiān)測系統(tǒng)在某型飛機的空中飛行驗證，如圖8所示。一方面驗證光纖光柵監(jiān)測系統(tǒng)在飛機飛行環(huán)境下的適應能力，另一方面驗證光纖光柵監(jiān)測系統(tǒng)對飛機滑行、中低空飛行、高空飛行狀態(tài)的監(jiān)測能力。先后完成了光纖光柵應變、溫度傳感器的封裝與保護設計、鏈路布局設計、解調儀表軟件設計及性能優(yōu)化、儀表安裝工裝加工、試飛現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與處理等多項工作。試飛結果表明，光纖光柵監(jiān)測系統(tǒng)可適應殲擊機機上環(huán)境，在地面試驗、滑行、中低空、高空和大表速下，光纖光柵監(jiān)測系統(tǒng)工作正常穩(wěn)定，對機上設備無影響；該系統(tǒng)在飛行環(huán)境下可有效獲取飛機結構應變和溫度信號，與電阻應變測量系統(tǒng)在機上環(huán)境測試數(shù)據(jù)對比，數(shù)據(jù)準確可靠，抗電磁干擾性能優(yōu)越，波分復用，結構靈巧，在飛機結構監(jiān)測領域中具有廣闊的應用前景。

2017年，針對某型飛機油箱內部關鍵結構的裂紋擴展，利用光纖光柵系統(tǒng)對其開展了在線損傷監(jiān)測。開展了光纖光柵裂紋傳感器設計及封裝、解調系統(tǒng)研發(fā)、飛機改裝、現(xiàn)場安裝與測試、數(shù)據(jù)處理等研究，圖9為關鍵結構的有限元分析、應變飛參對比圖、多次起落的應變數(shù)據(jù)對比圖，可以看出，光纖在機上環(huán)境的應變及損傷測試的有效性以及良好的重復性。

4未來展望

光纖光柵成為飛機結構PHM及強度試驗中所需應變、載荷等的測量手段，已是毋庸置疑的趨勢。與國外相比，國內研究的持續(xù)性、深入性、系統(tǒng)性和工程性還需加強，在裝備技術發(fā)生深刻變化的今天，走結構智能化道路，就像“骨骼肌肉需要神經”一樣，不容質疑，而研究者的責任是要能夠使光纖傳感器像神經一樣，具備融合于結構的能力，通過扎扎實實的工程化過程，光纖傳感器將放射出應有的光芒。根據(jù)相關工作經驗，梳理出一些光纖傳感器走向飛機結構狀態(tài)監(jiān)測工程化的若干問題供討論。

（1）光纖傳感器在飛機結構上的安裝及引線

由于飛機結構復雜、空間狹小，解決安裝及引線問題是走向飛機工程的關鍵環(huán)節(jié)。飛機結構材料體系包括鋁合金、鈦合金、復合材料等，為實現(xiàn)更有效的結構健康監(jiān)測，光纖光柵傳感器應考慮與被測結構的材料相容性、安裝可靠性、應變傳遞率等因素，需要選取不同的安裝方式。針對金屬結構，一般采用膠黏或焊接的方式，重點需解連接方式的準確定、穩(wěn)定性和耐久性等問題；復合材料一般采用表貼或內埋方式，飛機改裝一般采用表貼方式，而內埋可用于復合材料生產過程中，與復合材料形成一體化結構，可解決復合材料低速沖擊載荷帶來的內部損傷監(jiān)測難題，技術難點為光纖的引線及出入口保護，尤其要考慮對飛機復合材料部件的切割和裝配過程的影響，以及光纖傳感系統(tǒng)的可靠性和耐久性。為了更專業(yè)解決安裝問題，需要研究專用工裝、不同層級的驗證試驗和數(shù)字仿真模型。

（2）光纖傳感器數(shù)據(jù)的拓展

光纖傳感器可由波長測量得到分散點的應變測量，如何通過所測應變值實現(xiàn)對飛機載荷、變形、振動等參量的測量，是飛機結構健康監(jiān)測技術關鍵所在。首先需要對被測結構開展理論計算，并根據(jù)所需數(shù)據(jù)要求進行光纖傳感器的封裝和安裝設計，通過特征值的提取和推衍算法（如載荷反演算法、曲率重構算法等）實現(xiàn)所需參量的測量，讓光纖傳感器提供更有價值的數(shù)據(jù)。

（3）光纖解調系統(tǒng)的小型化高速

光纖光柵在走向飛機應用的過程中，首先要解決系統(tǒng)小型化問題。采用窄線寬掃描激光器是最有前景的研究方向之一，需要研制重量輕、可靠性高、適應機載環(huán)境的解調器；為解決飛機振動沖擊的測量問題，以及振動沖擊數(shù)據(jù)的記錄，需要提高解調儀表的速率。

（4）信息融合

飛機結構PHM系統(tǒng)中包含各種傳感器，需要開展光纖傳感器與其他傳感器的融合分析。作為應變傳感器，要研究如何建立與飛參數(shù)據(jù)的關聯(lián)關系，構建基于飛參加速度的應變載荷方程；其次與裂紋傳感器關聯(lián)，構建應變累積與裂紋產生及擴展的關系。

（5）數(shù)據(jù)在線處理、壓縮、傳輸與大數(shù)據(jù)分析

新的監(jiān)測手段與原有監(jiān)測管理體系存在矛盾?，F(xiàn)有飛機上的傳感系統(tǒng)工程應用限于原有標準，也影響了對新技術的使用。基于大數(shù)據(jù)和非傳統(tǒng)模型的綜合判斷是實現(xiàn)未來在線監(jiān)測的關鍵問題。每次飛行監(jiān)測點如果比較多，監(jiān)測數(shù)據(jù)可達上百G，離線分析對于飛機維護響應太慢，不能很好滿足在線監(jiān)測要求，必須要對數(shù)據(jù)進行在線識別與處理，物理建模與大數(shù)據(jù)分析是解決智能運維支持的關鍵問題。綜合建模分析、多維度數(shù)據(jù)融合處理以及在線快速響應算法，均是未來亟須發(fā)展的技術。

（6）光纖傳感器系統(tǒng)的計量

準確的傳感器數(shù)據(jù)是開展結構PHM的前提，首先需要研究光纖傳感系統(tǒng)的計量問題，特別針對應變傳感器安裝前后的校準、溫度補償，要控制光纖光柵應變傳感器在安裝之后的測量偏差；其次需研究儀表的計量問題，傳感器安裝在結構上之后無法拆卸下來，就要對解調儀表進行校準，需要研制便攜式校準器，解決光纖解調儀表的現(xiàn)場校準問題。

參考文獻

[1]劉曉明，王國才，熊峻江.飛機結構健康監(jiān)控中的信息獲取技術[J].航空科學技術， 2012（3）：56-60. Liu Xiaoming， Wang Guocai， Xiong Junjiang. Access to information technology of aircraft structure health monitoring[J]. Aeronautical Science & Technology， 2012（3）：56-60.（in Chinese）

[2]Shin C S，Chen B L，Liaw S K. An FBG-based impact event detection system for structural health monitoring [Z]. Advances in Civil Engineering，2010.

[3]孫俠生，肖迎春.飛機結構健康監(jiān)測技術的機遇與挑戰(zhàn)[J].航空學報， 2014，35（12）：3199-3212. Sun Xiasheng， Xiao Yingchun. Opportunities and challenges of aircraft structural health monitoring[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2014，35（12）：3199-3212.（in Chinese）

[4]薛景鋒，宋昊，王文娟.光纖光柵在航空結構健康監(jiān)測中的應用前景[J].航空制造技術， 2012（22）：45-49. Xue Jingfeng， Song Hao， Wang Wenjuan. Application of optical fiber grating in health monitoring for aircraft structure[J]. Aeronautical Manufacturing Technology， 2012（22）： 45-49.（in Chinese）

[5]李政穎，孫文豐，王洪海.基于光頻域反射技術的超弱反射光纖光柵傳感技術研究[J].光學學報， 2015， 35（8）：56-63. Li Zhengying， Sun Wenfeng， Wang Honghai. Research on the ultra-weak reflective fiber bragg grating sensing technology based on optical frequency domain reflection technology[J]. Acta Optica Sinica， 2015， 35（8）：56-63. （in Chinese）

[6]王文娟，宋昊，吳天，等.基于光纖光柵傳感器內埋的復合材料加筋板沖擊位置識別[J].航空制造技術， 2016 （15）：103-109. Wang Wenjuan， Song Hao， Wu Tian， et al. Impact location identification of stiffened composite plates based on FBG sensors embedded[J]. Aeronautical Manufacturing Technology， 2016（15）：103-109.（in Chinese）

[7]Seo D，Kwon S，Bae N，et al. MEMS wall shear stress sensor for real time onboard monitoring of flow separation over a wing surface[C]// 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition，2013.

[8]Dussault P L. Creating a closed loop environment for condition based maintenance plus（CBM+）and prognostics health management[C]// 2007 IEEE Aerospace Conference Proceedings，2007：327-331.

[9]Mitschke F. Fiber-optic sensors[M].Berlin：Heidelberg，2010.

[10]Betz D，Staudigel L，Trutzel M N. Test of a fiber bragg grating sensor network for commercial aircraft structures[C]//IEEE 15th Optical Fiber Sensors Conference Technical Digest，2002：55-58

[11]Ferdinand P. Aplications of Bragg gating sensors in Europe[C]// Proceedings of the Optical Fiber Sensors Conference，（ofs-12），1997：14-19.

[12]Evenblij R，Kong F，Koimtzoglou C，et al. Shape sensing for morphing structures using fiber bragg grating technology[Z]. Smart IntelligentAircraft Structures（SARISTU），2016.

[13]蘆吉云，梁大開，潘曉文.基于準分布式光纖光柵傳感器的機翼盒段載荷監(jiān)測[J].南京航空航天大學學報，2009，41（2）：218-221. Lu Jiyun， Liang Dakai， Pan Xiaowen. Load measurement of wing box based on distributed fiber bragg grating sensors[J]. Journal of Nanjing University of Aeronautics&Astronautics， 2009，41（2）：218-221.（in Chinese）

[14]杜善義，張博明.飛行器結構智能化研究及其發(fā)展趨勢[J].宇航學報，2007，28（4）：773-778. Du Shanyi， Zhang Boming. Status and developments of intelligentized aircraft structures[J]. Journal of Astronautics， 2007，28（4）：773-778.（in Chinese）（責任編輯王為）

作者簡介

王文娟（1985-）女，碩士，高級工程師。主要研究方向：智能結構設計與研制、復合材料健康監(jiān)測、光纖傳感技術及應用等。

Tel：010-84936248E-mail：wangwenjuan@cae.ac.cn

薛景鋒（1973-）男，博士，研究員。主要研究方向：光纖傳感器、結構健康監(jiān)測、智能結構等。

Tel：010-84936599E-mail：xuejingfeng@cae.ac.cn

Application Progress and Prospect of Optical Fiber Sensor in Aircraft Structural Health Monitoring

Wang Wenjuan，Xue Jingfeng*，Zhang Mengjie

Chinese Aeronautical Establishment，Beijing 100012，China

Abstract： Optical fiber sensing has wide application prospects in real-time monitoring of aircraft structures due to its wavelength division multiplexing. Since the aircraft is very sensitive to the weight， the use of optical fiber sensors can greatly reduce the number of leads， thereby greatly reducing the weight of the test system. At the same time， optical fiber sensing also has the advantages of anti-electromagnetic interference， high temperature resistance， anti-fatigue and environmental corrosion， which can improve the environmental adaptability and reliability of the test system. With the advancement of the concept of smart aircraft， optical fiber sensing is developing in a more dense， fast， and miniaturized direction， making fiber-optic sensing more urgently needed. Based on leading flight test and other research experiences， this paper summarizes the current research and provides prospects and ideas for future development.

Key Words： optical fiber sensing； structural health monitoring； aircraft； application； prospect