Technologies de surveillance de l'état des structures

Ce banc d'essai fait appel à un caisson de voilure à longerons et nervures en aluminium, fabriqué avec des longerons métalliques interchangeables et des revêtements en matériaux composites et métalliques. L'équipe du CNRC chargée de la surveillance de l'état des structures a mis au point des procédures spécifiques pour agrandir des fissures cachées partant de trous ou de sections du revêtement, des longerons et des nervures. La structure peut être soumise à une charge de fatigue au moyen d'un spectre aérospatial réaliste. L'installation d'essai d'Ottawa permet aux collaborateurs d'utiliser les bancs d'essai du CNRC pour évaluer les capacités de leurs systèmes de surveillance de l'état des structures et la fiabilité avec laquelle les dommages peuvent être détectés et quantifiés dans des structures aérospatiales de plus en plus complexes. À l'installation d'essai de Boucherville, on a élaboré des transducteurs ultrasoniques intégrés pour la surveillance de l'état des structures ou la maintenance préventive. Ces transducteurs présentent les avantages suivants : aucun matériau de couplage n'est requis pour les ultrasons; ils peuvent être utilisés à des températures élevées, sont auto-amortisseurs, offrent une gamme de fréquences centrales et à large bande de 2 à 20 MHz et plus, et peuvent effectuer la transformation conforme de structures de flexibilité mécanique et de forme géométrique complexes.

Ce banc d'essai permet d'évaluer les capacités des systèmes de surveillance des charges au moyen d'une simple poutre en porte-à-faux en aluminium de dix-huit pieds de longueur servant à mesurer les charges de flexion, de torsion et de cisaillement. Les bancs d'essai de surveillance des charges sont bien caractérisés et documentés, et fournissent des conditions d'essai réalistes qui reproduisent celles auxquelles les structures aérospatiales sont soumises pendant leur durée de vie utile.

Ce banc d'essai fait appel à des structures d'aéronefs de recherche instrumentés et à des structures de vrais aéronefs, comme une aile de chasseur CF188 ou une poutre fuselage d'hélicoptère. Ce banc d'essai offre les scénarios réalistes les plus complexes. Des systèmes de surveillance des charges et de l'état des structures de niveau de maturité technologique élevé sont donc requis pour parvenir à détecter les charges et les dommages réalistes auxquels cette structure aérospatiale peut être soumise.

Le système de détection de fissures montable en surface (SDFMS), mis au point par le CNRC, utilise un capteur applicable par peinture pour détecter les dommages sur les petites et grandes structures de cellules d'aéronef. La nature conductrice du SDFMS lui permet d'être interrogé au moyen de signaux basse tension et avec un minimum d'énergie, pendant ou après le vol. Une trousse d'installation comprenant les instructions et le matériel requis pour l'installation et l'utilisation de cet ensemble de capteurs a été fabriquée.

Le CNRC a accès au système de surveillance de l'état des structures par ultrasons d'Acellent Inc., qui se compose d'un réseau de capteurs et de commandes piézoélectriques pouvant générer de nombreux types d'ondes diagnostiques pour permettre la visualisation des changements structuraux en temps réel.

En plus d'intégrer des émetteurs sans fil à ses capteurs de surveillance de l'état des structures, le CNRC élabore des algorithmes et des logiciels personnalisés pour la surveillance des dommages et des charges. Les capteurs utilisés comprennent notamment des extensomètres, des capteurs de déplacement, des capteurs piézoélectriques, des microsystèmes électromécaniques, des capteurs à fibres optiques et des capteurs de température.