Medición de esfuerzos de tensión y compresión bajo condiciones de vuelo, para la determinación del perfil de elongación de los planos en la aeronave T-90 Calima de la Fuerza Aérea Colombiana, usando sensores de fibra óptica

Abstract

El impacto y la importancia del presente proyecto radica en que permitió obtener datos sobre las deformaciones en las zonas críticas de los planos de la aeronave T-90 Calima durante ensayos en vuelo a través de sistemas de monitoreo de fibra óptica Fiber Bragg Grating FBG, caracterizando los comportamientos mecánicos del material y calibrando el sistema de monitoreo para adquirir los datos de elongación del material compuesto del avión. Se seleccionaron los puntos críticos basados en los resultados de los ensayos estructurales realizados por el fabricante, donde se encontraron dos zonas críticas de deformaciones aplicando altos factores de carga. Una vez se caracteriza el material y los sensores ópticos FBG, se determinan las relaciones que pueden traducir la señal de longitud de onda en datos de deformación y fuerza aplicada para deformar el material compuesto de la aeronave, con el objetivo de implementar este sistema de sensores FBG y tomar datos en vuelo para determinar la existencia de esfuerzos de tensión y compresión en los planos de la aeronave T-90 Calima. La metodología que se llevó a cabo fue de tipo experimental cuantitativa por medio de un diseño metodológico de cuatro fases; desde la Identificación de los puntos críticos de carga en la aeronave, seguido del diseño del sistema de monitoreo, implementación del sistema de monitoreo bajo condiciones de vuelo y recolección e interpretación de datos. Ensayos con el sistema de monitoreo en tierra. Validación y análisis de datos. Los principales hallazgos fueron: que es posible ejecutar la implementación del sistema para hacer las mediciones en vuelo sin mayor dificultad, de la caracterización se demostró que el material mantiene las propiedades mecánicas reportadas por el fabricante, por otro lado, a través de las relaciones lineales de los sensores FBG se pudo establecer la relación entre los sensores en términos de elongación, lo que permite concluir que dichos sistemas están en capacidad de complementar los sistemas de monitoreo estructural que actualmente se utilizan en las aeronaves. (Texto tomado de la fuente).

The impact and importance of this project lies in the fact that it allowed us to obtain data on the deformations in the critical areas of the planes of the T-90 Calima aircraft during flight tests through Fiber Bragg Grating FBG fiber optic monitoring systems, characterizing the mechanical behaviors of the material, and calibrating the monitoring system to acquire the elongation data of the aircraft composite material. The critical points were selected based on the results of the structural tests carried out by the manufacturer, where two critical deformation zones were found applying high load factors. Once the material and the FBG optical sensors are characterized, the relationships that can translate the wavelength signal into deformation data and force applied to deform the composite material of the aircraft are determined, with the aim of implementing this sensor system FBG and take in-flight data to determine the existence of tension and compression stresses in the planes of the T-90 Calima aircraft. The methodology that was developed and used was quantitative experimental through a four-phase methodological design; from the Identification of critical load points on the aircraft, followed by the Design of the monitoring system, Implementation of the monitoring system under flight conditions and data collection and interpretation. Tests with the ground monitoring system. Data validation and analysis. The main findings were: that it is possible to implement the system to make measurements in flight without major difficulty, from the characterization it was shown that the material maintains the mechanical properties reported by the manufacturer, on the other hand, through the linear relationships of With the FBG sensors, the relationship between the sensors in terms of elongation could be established, which allows us to conclude that these systems are able to complement the structural monitoring systems that are currently used in military aircraft.