应用概述

光纤传感器凭借电无源无安全隐患、强抗电磁干扰、高灵敏度、体积小巧可适应复杂结构、耐受高温腐蚀等核心优势，成为飞机结构健康监测（SHM）、载荷测量、状态感知与故障预警的关键技术方案。基于MEMS光纤干涉与光纤光栅（FBG）技术，可实现对机身、机翼、短舱、吊挂、起落架、舱门、管路等关键结构的应变、温度、振动、位移、压力等多物理量长期在线监测。该技术凭借抗电磁干扰、耐高温耐腐蚀的特性，可在飞机严酷的飞行环境中稳定工作，既能通过数据对异常状况进行安全预警，通过数据积累实现长期的健康判断和寿命预测，还能为飞机机翼变形、发动机性能优化等提供数据支持。可利用光纤传感器开展相关监测工作，为飞机结构强度验证、疲劳评估、损伤识别、裂纹监测、PHM预测性健康管理提供可靠数据支撑，全面提升飞机运行安全性、经济性与智能化水平。

作为飞机结构健康监测与机载状态感知的核心感知部件，光纤传感器主要解决传统电测传感器在飞机上存在的布线重、抗干扰差、可靠性低、维护频繁等问题，实现关键部位多物理量的长期、稳定、高精度在线测量，为结构强度验证、疲劳寿命评估、损伤预警、适航取证与预测性维护提供真实可靠的实测数据，是新一代飞机结构健康监测、智能感知与数字孪生的核心基础技术。

核心技术优势

• ▸ 光纤传感器凭借自身独有特性，适配飞机机载严苛工况，相较传统电测传感器具备显著技术优势，具体如下：
• ▸ 本质无源、安全可靠：无电子元器件、无导电回路，不产生电火花、不干扰航电系统，满足机载严苛安全标准，可应用于燃油箱、液压舱等危险区域，本质安全性能尤为突出。
• ▸ 强抗电磁/雷电干扰：全光纤传输，免疫机载强电场、雷电、射频干扰，数据稳定不失真，避免航电系统对测量数据的干扰，保障监测准确性。
• ▸ 微型轻量化：传感器直径≤0.9mm、重量≤12g，不增加结构负担，适配飞机狭小空间安装，且单纤串接多点，布线量减少60%以上，显著降低机身附加重量。
• ▸ 超高精度与高分辨力：应变分辨率0.05με，温度精度±0.2℃以内，可捕捉微变形与微小异常，满足飞机结构高精度监测需求，为疲劳评估、损伤识别提供精准数据。
• ▸ 宽温环境耐受：工作温度-55℃~+120℃，可耐受高空、起降、发动机周边的极端温差，适配飞机全飞行工况的环境需求。
• ▸ 长寿命免维护：耐疲劳性能优异、使用寿命长久，无零点漂移、无老化现象，可大幅降低维护工作量。
• ▸ 多路复用、准分布式监测：单纤串并结合方式，接多测点，大幅减少布线重量与空间占用，降低传感监测组网难度，适配飞机结构广分布、多测点的监测需求。

关键监测对象、应用点位及落地场景

• ▸ 结合飞机结构特点与监测需求，光纤传感器可覆盖机身、机翼、起落架等关键部位，构建多类典型核心应用场景，搭配拜安科技专用产品，实现精准监测与价值落地：

◆机身/机翼结构应变与应力监测

• ▸ 监测部位：机身环向连接框、蒙皮壁板、舱门门框、地板梁、机翼主梁、副翼、升降舵、方向舵、襟翼
• ▸ 使用产品：BA-WFS微型光纤应变计、BA-CFS贴片式应变计（非金属基底、聚酰亚胺封装）
• ▸ 测量参数：静态/动态应变、应力分布、载荷变化、结构变形
• ▸ 核心功能与价值：实时掌握结构受力状态，识别应力集中区；积累飞行载荷数据，支撑结构疲劳寿命计算；替代部分人工检测，降低定检成本；适配复合材料与金属结构，可埋入或表面贴装，不破坏结构完整性。

◆复合材料结构冲击检测与定位

• ▸ 监测部位：机翼复材蒙皮、尾翼、短舱外壳、整流罩等复合材料结构
• ▸ 使用产品：光纤应变传感器、高速全光谱光纤传感分析仪（1kHz以上采样频率）
• ▸ 测量参数：冲击位置、冲击能量、结构局部变形、内部隐伤
• ▸ 核心功能与价值：及时发现冰雹、外物撞击造成的内部隐伤，给出损伤程度评估，避免“带伤飞行”；支持复材结构耐久性与损伤容限验证，解决复合材料抗冲击能力低的痛点，保障复材结构安全。

◆结构振动与疲劳损伤识别

• ▸ 监测部位：机翼、尾翼、机身龙骨、发动机吊挂、短舱框架
• ▸ 使用产品：MEMS光学加速度计（BA-MA系列，量程±2g/±100g）、高频应变传感器
• ▸ 测量参数：振动幅值、频率、模态变化、疲劳响应
• ▸ 核心功能与价值：通过频率偏移识别裂纹、脱粘、松动等疲劳损伤；监测颤振、抖振风险，保障飞行安全；为结构动力学优化与减重设计提供依据，实现飞机结构疲劳损伤的早期识别与预警。

◆气动压力与大气数据测量

• ▸ 监测部位：机头、机翼表面、短舱、静压孔区域
• ▸ 使用产品：MEMS光纤微压传感器（BA-FPP系列，基于硅基F-P腔技术）
• ▸ 测量参数：表面气动压力、总压/静压、高度－速度解算、大气载荷

核心功能与价值：这款基于MEMS技术的光纤压力传感器无源、抗电磁干扰，不会影响机载电子设备，适配航天航空领域对电磁环境的严苛要求；具备体积小的优势，可实现微型植入式安装，不破坏气动外形；测量精度达0.05%F.S，分辨率低至2Pa，同时拥有高线性度与低温漂特性，能有效提高大气数据测量稳定性与精度，可用于嵌入式大气数据测量。

◆全机温度监测与应变温度补偿

• ▸ 监测部位：结构表面、油箱、液压/燃油管路、设备舱、蒙皮、发动机周边
• ▸ 使用产品：BA-OFT微型光纤温度传感器（针式，外径＜1mm）
• ▸ 测量参数：结构温度场、温度梯度、应变温度补偿、局部过热/结冰监测

核心功能与价值：可有效消除温度对应变测量的干扰，保障监测数据的真实性；能够精准监测局部过热、结冰及温差应力情况，为环控、防冰系统提供可靠数据反馈；测温范围覆盖-55℃~100℃，响应速度快，可适配飞机各类极端温度工况。

◆液压/燃油管路健康监测

• ▸ 监测部位：EDP液压管路、燃油管路、空气管路、管路接头
• ▸ 使用产品：微型光纤应变/振动传感器、MEMS光学压力传感器
• ▸ 测量参数：管路振动、疲劳应变、安装应力、管路压力
• ▸ 核心功能与价值：提前预警管路裂纹、磨损、松动风险；无源本安，适用于燃油、液压油环境；减少管路渗漏、爆裂等AOG风险，保障液压、燃油系统稳定运行。

◆起落架系统监测

• ▸ 监测部位：主起落架、前起落架支柱、轮叉、缓冲结构、连接接头
• ▸ 使用产品：高量程光纤应变计、光纤载荷传感器
• ▸ 测量参数：着陆冲击载荷、滑行载荷、结构应力、轮载测量
• ▸ 核心功能与价值：获取真实起落架受载谱，优化强度设计；监测超重着陆、偏心载荷等异常工况；支撑起落架延寿与适航取证，提升起落架运行可靠性。

系统组成

• ▸ 光纤传感器在飞机结构上的应用系统采用分层架构设计，从感知到应用全流程适配机载工况，自主可控，具体组成如下：

系统分为四层：感知层为拜安自主光纤传感器，含 BA-WFS、BA-CFS 等型号；连接传输层采用航空级专用组件，配套光缆具备优异的耐高低温性能，微型航插支持快速插拔；采集解调层为 FT 系列机载光纤传感分析仪，高低频同步采集，精度高、适配机载环境、兼容性强；应用层含存算、存储等模块，实现数据处理、预警，可对接飞机PHM系统，为预测性维护提供数据支撑，实现结构状态可视化管理。

符合航空标准与认证

• ▸ 系统全系列产品及解决方案均严格符合航空行业严苛标准，可顺利通过全套型式试验与可靠性试验，全方位确保机载应用的安全性与稳定性：
• ▸ 环境试验：满足DO-160G标准（温度、湿度、振动、冲击、低气压、盐雾、结冰、吹尘吹砂等）

应用价值与收益（可量化、可落地）

• ▸ 光纤传感器在飞机结构上的应用，从安全、成本、效率、设计等多维度为航空装备赋能，具体收益如下：
• ▸ 保障飞行安全：提前发现裂纹、冲击、疲劳、松动、管路渗漏等隐患，避免灾难性故障，降低飞行风险，实现结构安全的全周期管控。
• ▸ 降低运维成本：实现从“定期检修”升级为“状态检修”，减少地面检查工时15%～30%，传感器长寿命免维护，大幅减少校准、更换、巡检工作量与备件成本。
• ▸ 支撑设计优化：提供真实飞行载荷、应力、振动等实测数据，支撑飞机结构优化、减重设计与适航取证，提升结构效率与经济性。
• ▸ 延长结构寿命：实时监测结构疲劳累积，优化运行工况，减缓结构老化，延长飞机结构与关键部件的使用寿命。
• ▸ 实现自主可控：核心器件国产化，核心芯片、传感器、解调仪均由拜安科技自主研发生产，减少进口依赖，保障供应链安全。
• ▸ 赋能智能升级：为飞机PHM系统、数字孪生平台提供精准、实时的感知数据，推动航空装备向智能化、数字化转型。

总结

光纤传感器凭借无源安全、抗电磁干扰、高精度、长寿命、微型轻量化等核心优势，适配飞机结构严苛的机载工况，覆盖机身、机翼、起落架、管路等关键部位的几类核心监测场景，构建起从感知、传输、采集到应用的全流程工程化解决方案。该基于光纤传感技术的方案，凭借光纤传感器抗电磁干扰、灵敏度高、环境适应性强、寿命长等优势，可有效解决传统电测传感器易受电磁干扰、环境适应性弱、维护成本高等诸多痛点，能实现飞机结构的安全预警、健康判断和寿命预测，该方案也能为飞机结构安全监测、疲劳评估、适航取证与预测性维护提供可靠支撑，实现飞行安全提升、运维成本降低、结构寿命延长的多重价值，是航空装备智能化、国产化发展的关键支撑技术，已在多种机型上完成应用验证，具备广泛的应用前景。

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