Análisis de la fatibilidad tecnológica de implementación en materiales compuestos de sistemas de autodiagnóstico estructural para aplicaciones aeronáuticas/eaeroespaciales

Resumen

Esta Tesis analiza la fatibilidad de implementación de Sistemas de Autodiagnóstico Estructural Activos en estructuras realizadas en materiales compuestos de diseños típicamente aeronáuticos/aeroespaciales para la detección de daños estructurales. Este tipo de sistemas englobados dentro del campo de las Estructuras Inteligentes y más conocidos con la designación anglosajona de "Structural Health Monitoring Systems", se definen como "Sistemas de adquisición, evaluación y análisis de datos técnicos recibidos de una estructura en que la que se encuentran integrados interpretando los cambios que en ella se producen a lo largo de su vida de servicio". Se presentan las expectativas depositadas en este tipo de sistemas por su capacidad potencial para facilitar información sobre el comportamiento de estructuras embarcadas y ayudar tanto en la fedinición de planes eficientes de mantenimiento como la optimización de futuros diseños. El sistema propuesto como modelo de estudio dispone de un subsistema sensor constituído por el equipo de detección interferométrico de tipo Mach Zehnder que recoge señales procedentes de una red de sensores intrínsecos distribuídos de fibra óptica monomodo. Incorpora un subsistema interrogador basado en traductores piezocompuestos que actúan como fuentes acústicas generadoras de ondas de ultrasonidos de tipo Lamb. El principio de funcionalidad del sistema se basa en el análisis de las características de propagación de una onda elástica procedente de la fuente acústica, a partir del efecto que ejerce sobre la transmisión luminosa que tiene lugar a lo largo de la red sensora de fibra óptica integrada en la estructura. Las variaciones de esta señal se relacionan con el estado estructural del material, de forma que los cambios debidos a daños o a envejecimientos, son detectados, identificados, localizados y evaluados. Los dispositivos sensores/actuadores pueden ir integrados (embebidos o pegados) en la estructura durante su vida en servicio o ser incorporados durante inspecciones en tierra sólo en los momentos en los que sean requeridos. En este estudio, se han cuestionado los aspectos de integrabilidad y se ha trabajado con el objeto de la búsqueda de la máxima compatibilidad dimensional/funcional de los diferentes subsistemas involucrados. El concepto que aquí se plantea es novedoso en el sentido en que persigue que el componente estructural no sea un mero soporte de equipos, sino en elemento sensible e integrador de dispositivos de naturaleza diversa. El método de obtención de materiales compuestos permite plantear la idea del embebimiento durante su propia fabricación. Se presentan técnicas validadas sobre demostraciones tecnológicos representativos de diseños aeronáuticos/aeroespaciales, que garantizan la supervivencia de dispositivos sensores/actuadores aportando soluciones de interconexión a final de pieza y, minimizando el impacto de la presencia de estos elementos en las presentaciones estructurales últimas del componente embarcado.