Везде

RAS PhysicsДефектоскопия Russian Journal of Nondestructive Testing

  • ISSN (Print) 0130-3082
  • ISSN (Online) 3034-4980

Acoustic emission location of defects by analytical and tabular methods during static loading the composite caisson of the aircraft wing

You can
PII
S30344980S0130308225050034-1
DOI
10.7868/S3034498025050034
Publication type
Article
Status
Published
Authors
Ludmila N. Stepanova
  • Affiliation: FAI «Siberian Aeronautical Research Institute named after S. A. Chaplygin»
Ilya S. Ramazanov
  • Affiliation: FAI «Siberian Aeronautical Research Institute named after S. A. Chaplygin»
Sergey I. Kabanov
  • Affiliation: FAI «Siberian Aeronautical Research Institute named after S. A. Chaplygin»
L.N. Stepanova
  • Affiliation: The Siberian Transport University (STU)
V. V. Murav’ev
  • Affiliation:
Volume/ Edition
Volume / Issue number 5
Pages
29-39
Abstract
The article presents the results of acoustic emission testing of an aircraft wing box made of composite material ACM 102 130 C UD. The load was changed in steps with a step of 10 % of its maximum value. Before loading, the control zones consisting of four piezoelectric transducers of acoustic emission were calibrated. In order to reduce the influence of anisotropy and design features of the wing box on the errors in defect location, a new technique consisting of analytical and tabular methods was developed. In the analytical method, the coordinates of defects were calculated using three sensors of the piezoantenna, and the location error included random and systematic components. Inaccurate determination of the difference in the times of signal arrival at the sensors of the piezoantenna was the main source of the random component of the error. The complexity of the design influenced the appearance of the systematic error. At the same time, the features of the test object hampered the rectilinear propagation of the sound wave. When using the tabular method, the caisson structure was divided into a number of zones and the matrix of correspondence between the difference in signal arrival times and the coordinates of the selected cells was calculated. It was shown that the number of signals localized using the tabular method was bigger than that using the analytical method. Practical application of the developed location method showed that the average value of the reduced error decreased two fold when calculating the X coordinate and six fold when calculating the Y coordinate. This made it possible to reduce the location errors associated with the location of the calibration points on the structure. If the signal location error exceeded the permissible value determined by the cell size, they were excluded from further consideration as not localized.
Keywords
кессон углепластик статическое нагружение акустическая эмиссия локация табличный и аналитический способы контроля методика дефект погрешность
Date of publication
20.12.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
47

References

  1. 1. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Лебедев Е.Ю., Кабанов С.И. Использование микропроцессорных акустико-эмиссионных систем при ресурсных испытаниях самолетов // Дефектоскопия. 2013. № 8. С. 35—42.
  2. 2. Савин С.П. Применение современных полимерных композиционных материалов в конструкции планера самолета семейства МС-21// Известия Самарского научного центра РАН. 2012. Т. 14. № 4 (2). С. 686—693.
  3. 3. Тимошков П.Н., Гончаров В.А., Усачева М.Н., Хрульков А.В. Особенности технологии и полимерные композиционные материалы для изготовления крыльев перспективных самолетов (обзор) // Труды ВИАМ. 2022. № 1 (107). С. 66—75. DOI: 10.18577/2307-6046-2022-0-1-66-75
  4. 4. Попов А.В., Самуйлов А.О., Черепанов И.С. Применение и оценка технического состояния композиционных материалов в летательных аппаратах и беспилотных летательных аппаратах акустико-эмиссионным методом неразрушающего контроля // Advanced Engineering Research. 2021. Т. 21. № 4. С. 328—336. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-4-328-336
  5. 5. Колобков А.С. Полимерные композиционные материалы для различных конструкций авиационной техники // Труды ВИАМ. 2020. № 6—7 (89). С. 38—44. DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-67-38-44
  6. 6. Старцев В.О., Антипов В.В., Славин А.В., Горбовец М.А. Современные отечественные полимерные композиционные материалы для авиастроения (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2023. № 2 (71). С. 122—144. DOI: 10.18577/2713-0193-2023-0-2-122-144
  7. 7. Каленов В.В., Савицкий Р.С., Баранников А.А. Исследование механических свойств трехслойных панелей с различными типами соединения сотового заполнителя// Труды ВИАМ. 2024. № 9 (139). С. 33—41. DOI: 10.18577/2307-6046-2024-0-9-33-41
  8. 8. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Кабанов С.И., Рамазанов И.С., Чернова В.В. Акустико-эмиссионный контроль авиационных материалов и конструкций из углепластиков. Новосибирск: Наука, 2024. 288 с.
  9. 9. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Кабанов С.И., Чернова В.В., Кузнецов А.Б. Акустико-эмиссионный контроль дефектов зоны крепления крыла самолета в условиях полета // Контроль. Диагностика. 2024. Т. 27. № 6 (312). С. 18—27. DOI: 10.14489/td.2024.06.pp.018-027
  10. 10. Lehmann M., Bueter A., Schwarzaupt O. Structural health monitoring of composite aero-space structures with acoustic emission // Journal of Acoustic Emission. 2018. V. 35. P. 172—193.
  11. 11. Барсук В.Е., Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Чернова В.В. Акустико-эмиссионный контроль дефектов кессона крыла самолета из углепластика в процессе статического и ударного нагружений // Полет. 2019. № 5. С. 17—24.
  12. 12. Лещукова И.В. Принципиальные технологии изготовления авиационных конструкций из композиционных материалов: RTM и автоклавное формование // Международный научный журнал «Инновационная наука». 2018. № 1. С. 14—16.
  13. 13. Вешкин Е.А., Семенычев В.В., Кириллин С.Г., Истягин С.Е. Исследование сигналов акустической эмиссии и микротвердости матрицы в образцах из однонаправленного углепластика // Труды ВИАМ. 2023. № 6. С. 63—71. DOI: 10.18577/2307-6046-2023-0-6-63-71
  14. 14. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Кабанов С.И., Кареев А.Е., Лебедев Е.Ю., Кожемякин В.Л., Рамазанов И.С., Харламов Б.М. Акустико-эмиссионный контроль авиационных конструкций. М.: Машиностроение / Машиностроение—Полет, 2008. 440 с.
  15. 15. Матвиенко Ю.Г., Иванов В.И., Васильев И.Е., Чернов Д.В., Мищенко И.В. Определение скорости распространения волнового пакета в композитных материалах // Приборы и техника эксперимента. 2020. № 1. С. 115—120. DOI: 10.31857/S0032816220010231
  16. 16. Holroyd T.J., Meisuria H.M., Lin Holroyd T.J. Development of practical acoustic emission — based structural monitoring system // Insight. 2003. V. 45. № 2. P. 127—129.
  17. 17. Sause Markus G.R. On use of signal features for acoustic emission souse identification in fibre-reinforced composites // J. Acoustic Emission. 2018. V. 35. P. 125—136.
  18. 18. Степанова Л.Н., Чернова В.В., Кабанов С.И. Анализ процессов разрушения образцов из углепластиков с использованием акустической эмиссии и тензометрии // Дефектоскопия. 2023. № 7. С. 3—13. DOI: 10.31857/S0130308223070011
  19. 19. Sudha J., Sampathkumar S., Kumar R. Condition monitoring of delamination during drilling of GFRP composites using acoustic emission technique — a neural model // Insight. 2011. V. 53. № 8. P. 445—449.
  20. 20. Madaras E.I., Prosser W.H., Studor G., Gorman M.R., Ziola S.M. Structural Health Monitoring of the Space Shuttle's Wing Leading Edge // AIP Conf. Proc. 6 March 2006. V. 820 (1). P. 1756—1763. https://doi.org/10.1063/1.2184733
  21. 21. Walles J.M., Saulsberry R.L., Andrade E. Use of Acoustic Emission to monitor progressive damage accumulation in Kevlar 49 composites / NASA. Johnson Space Center. Houston. JSC-CN-18563. 2009.
  22. 22. Матвиенко Ю.Г., Васильев И.Е., Чернов Д.В., Иванов В.И., Елизаров С.В. Проблемы локации источников акустической эмиссии // Дефектоскопия. 2021. № 9. С. 35—44. DOI: 10.31857/S0130308221090049
  23. 23. Матвиенко Ю.Г., Васильев И.Е., Баландин Т.Д., Чернов Д.В. Особенности построения планарной локации источников акустической эмиссии с помощью триангуляционного алгоритма INGLADA// Дефектоскопия. 2024. № 12. С. 3—13.
  24. 24. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Муравьев В.В., Комаров К.Л., Кабанов С.И., Лебедев Е.Ю., Кожемякин В.Л., Паньков А.Ф. Акустико-эмиссионная диагностика конструкций. М.: Радио и связь, 2000. 280 с.
  25. 25. Степанова Л.Н., Чернова В.В., Кабанов С.И. Анализ модового сигнала акустической эмиссии при одновременном тепловом и статическом нагружении образцов из углепластика Т800 // Контроль. Диагностика. 2018. № 11. С. 4—13. DOI: 10.14489/td.2018.11.pp.004–013
  26. 26. Aljets D. Acoustic emission source location in composite aircraft structures using modal analysis. University of Glamorgan, 2011. 163 p.
  27. 27. Степанова Л.Н., Тенитилов Е.С. Локализация источников акустической эмиссии в объектах с малыми геометрическими размерами // Дефектоскопия. 2012. № 8. С. 47—51.
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library