Vibroacoustic analysis in the assessment of the technical condition of the aircraft airframe composite elements

• Autorzy: Mokrzan Daniel , Milewicz Julia , Szymański Grzegorz M. , Szrama Sławomir

Identyfikatory

DOI

10.29354/diag/135098

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie analizy wibroakustycznej w ocenie stanu technicznego kompozytowych elementów płatowca statku powietrznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the method of assessment of the technical condition of the leading edge of the horizontal stabilizer of an F-16 Block C aircraft made from composite materials. The described method was an experimental measurement of the acoustic pressures generated by the technically operational element and the element with the distorted structural continuity and then a comparison of these pressures in the curves of time and frequency in order to assess how the damage impacts the parameters of the acoustic wave. The test was performed in a dual-channel system, the pressure was induced through impacts on the investigated element with an impact hammer and then, based on the measured induction parameters and the generated acoustic wave, the function of frequency response was calculated, based on which the authors assessed how the structural damage influenced the curve characteristics of the acoustic pressure in the domain of frequency. The described method may be used as an efficient method of non-destructive diagnostics of the airframe elements of an aircraft.

PL

Artykuł przedstawia metodę oceny stanu technicznego krawędzi natarcia statecznika poziomego statku powietrznego F-16 Block C wykonanej z materiałów kompozytowych. Opisywaną metodę stanowił eksperymentalny pomiar ciśnienia akustycznego emitowanego przez element sprawny technicznie oraz element z naruszoną ciągłością struktury, a następnie porównanie ich przebiegu w domenie czasu oraz częstotliwości celem ustalenia w jaki sposób uszkodzenia wpływają na parametry emitowanej fali akustycznej. Badanie dokonywane było dwukanałowo, ciśnienie akustyczne wzbudzane było za pomocą uderzeń w badany element za pomocą młotka modalnego, następnie na podstawie zmierzonych parametrów wzbudzania oraz wywołanego nim fali akustycznej obliczono funkcję odpowiedzi częstotliwości, na podstawie której określono jak uszkodzenie struktury wpływa na przebieg charakterystyki ciśnienia akustycznego w dziedzinie częstotliwości. Opisywana metoda może służyć za skuteczną metodę diagnostyki nieniszczącej elementów płatowca statku powietrznego.

Słowa kluczowe

EN

vibroacoustic analysis; non-destructive diagnostics; acoustic pressure; airframe; composite materials; spectral analysis; frequency response function

PL

analiza wibroakustyczna; diagnostyka nieniszcząca; ciśnienie akustyczne; płatowiec; materiały kompozytowe; analiza widmowa; funkcja odpowiedzi częstotliwości

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 22, No. 2
• Strony: 11--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mokrzan Daniel

• student Poznan University of Technology, Institute of Transport

autor

Milewicz Julia

• student Poznan University of Technology, Institute of Transport

autor

Szymański Grzegorz M.

• Poznan University of Technology, Institute of Transport

autor

Szrama Sławomir

• 31st Tactical Air Force Base Poznań-Krzesiny

Bibliografia

• 1. Breuer UP. Commercial Aircraft Composite Technology. Cham: Springer International Publishing; 2016. https://doi.org/10.1007/978-3-319-31918-6.
• 2. Lubin G. Handbook of Composites. Boston, MA: Springer US; 1982. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-7139-1.
• 3. Mangalgiri PD. Composite materials for aerospace applications. Bulletin of Materials Science 1999;22:657-664. https://doi.org/10.1007/BF02749982.
• 4. Diamanti K, Soutis C. Structural health monitoring techniques for aircraft composite structures. Progress in Aerospace Sciences 2010;46:342-352. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2010.05.001.
• 5. Ghobadi A. Common Type of Damages in Composites and Their Inspections. World Journal of Mechanics 2017;7:24-33. https://doi.org/10.4236/wjm.2017.72003.
• 6. Salawu OS. Detection of structural damage through changes in frequency: a review. Engineering Structures 1997;19:718-723. https://doi.org/10.1016/S0141-0296(96)00149-6.
• 7. Katunin A, Dragan K, Dziendzikowski M. Damage identification in aircraft composite structures: A case study using various non-destructive testing techniques. Composite Structures 2015;127:1-9. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.02.080.
• 8. Gutkin R, Green CJ, Vangrattanachai S, Pinho ST, Robinson P, Curtis PT. On acoustic emission for failure investigation in CFRP: Pattern recognition and peak frequency analyses. Mechanical Systems and Signal Processing 2011;25:1393-1407. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2010.11.014.
• 9. Teter A, Gawryluk J. Experimental modal analysis of a rotor with active composite blades. Composite Structures 2016;153:451-467. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2016.06.013.
• 10. Oruganti K, Mehdizadeh M, John S, Herszberg I. Vibration-based analysis of damage in composites. Materials Forum 2008;33:496-504.
• 11. Randall RB. Vibration-based Condition Monitoring. Chichester, UK: John Wiley & Sons, Ltd; 2011. https://doi.org/10.1002/9780470977668.
• 12. Rao KD. Signals and Systems. Cham: Springer International Publishing; 2018. https://doi.org/10.1007/978-3-319-68675-2.
• 13. Sun J. Research on vocal sounding based on spectrum image analysis. EURASIP Journal on Image and Video Processing 2019;2019:4. https://doi.org/10.1186/s13640-018-0397-0.
• 14. He J, Fu Z-F. Frequency response function measurement. Modal Analysis. 1st ed., Oxford: Butterworth-Heinemann; 2001: 140-158. https://doi.org/10.1016/B978-075065079-3/50007-3.
• 15. Hill G. Frequency Response. Loudspeaker Modelling and Design, New York, NY: Routledge, [2019]: Routledge; 2018: 7-12. https://doi.org/10.4324/9781351116428-5.
• 16. Roskowicz M, Smal T, Szrama S. New challenges and technologies related to aircrafts’ battle damages. Scientific Journal of the Military University of Land Forces 2018;188:208–223. https://doi.org/10.5604/01.3001.0012.2509.
• 17. HQ AFCESA Fire and Emergency Services. TECHNICAL ORDER 00-105E-9 2006.
• 18. Casella G, Berger RL. Statistical inference. 2nd ed. Cengage Learning; 2001

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).