Sviluppo di un sistema SHM in fibra ottica per applicazioni aeronautiche

The use of increasingly complex aircraft structures generates the need to develop appropriate techniques to control the health status of the components and to anticipate any failure. Thus the so-called smart structures that incorporate a network of sensors capable of monitoring its own components throughout their operational life are designed. The fiber optic sensors are particularly suitable for this purpose due to their limited invasiveness, their small size and low weight. The aim of this work is to prove the ability of some particular types of optical sensors of being inserted inside composite components in order to measure the deformations and detect the presence of delaminations that they would be unlikely observed with other methods. The technology demonstrator used for this purpose is spar composite carbon-epoxy built at the laboratory of the Department of Aerospace Science and Technology. It contains intentional delamination of prearranged size and position. The work will show both the technological processes of design, production and integration of sensors and the development of the algorithms necessary to analyze unconventional sensors arrays.

L’utilizzo di strutture aeronautiche sempre più complesse genera la necessità di sviluppare adeguate tecniche di controllo dello stato di salute dei componenti e di previsione di eventuali cedimenti. Vengono quindi realizzate le cosiddette strutture intelligenti che incorporano una rete di sensori atti proprio a monitorare i componenti durante tutta la loro vita operativa. I sensori a fibra ottica si prestano particolarmente a questo scopo data la loro limitata invasività, le piccole dimensioni ed il peso contenuto. L’obiettivo principale del lavoro di tesi presentato è la dimostrazione delle capacità di alcune particolari tipologie di sensori ottici di essere inseriti all’interno di componenti in composito per poter misurare le deformazioni e da esse rilevare la presenza di eventuali delaminazioni che sarebbero difficilmente riscontrabili con altri metodi. Il dimostratore tecnologico realizzato a tale scopo presso il laboratorio del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali è un longherone in composito carbonio-epossidica contenente delaminazioni intenzionali e di grandezza e posizione definita in fase di progetto. Si mostreranno dunque sia i processi tecnologici di progettazione, produzione e inserimento dei sensori sia lo sviluppo degli algoritmi necessari all’utilizzo di array non convenzionali.