一、技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

光纖光柵傳感器在航空航天領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。首先，其重量輕、體積小的特點(diǎn)非常適合對(duì)重量敏感的飛行器應(yīng)用，單根光纖可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量，大幅減輕傳統(tǒng)傳感器帶來(lái)的重量負(fù)擔(dān)。其次，抗電磁干擾能力突出，不受機(jī)載強(qiáng)電磁環(huán)境影響，確保數(shù)據(jù)采集的可靠性。再者，采用石英材料制造，耐腐蝕性能優(yōu)異，能適應(yīng)高空低溫、強(qiáng)輻射等極端環(huán)境。此外，本征安全的特點(diǎn)使其不會(huì)產(chǎn)生電火花，特別適合燃油系統(tǒng)等危險(xiǎn)區(qū)域監(jiān)測(cè)。這些特性使FBG成為航空航天監(jiān)測(cè)的理想選擇。

二、典型應(yīng)用場(chǎng)景

在飛機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方面，光纖光柵系統(tǒng)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。機(jī)翼是重點(diǎn)監(jiān)測(cè)部位，通過(guò)在復(fù)合材料機(jī)翼中嵌入FBG傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)飛行載荷下的應(yīng)變分布和形變情況，為結(jié)構(gòu)完整性評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持。機(jī)身疲勞監(jiān)測(cè)同樣重要，在應(yīng)力集中區(qū)域布置FBG傳感器，能夠準(zhǔn)確捕捉金屬疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展。起落架作為關(guān)鍵承力部件，其沖擊載荷監(jiān)測(cè)也采用FBG技術(shù)，通過(guò)動(dòng)態(tài)測(cè)量著陸時(shí)的應(yīng)力變化來(lái)評(píng)估使用壽命。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)是另一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。在發(fā)動(dòng)機(jī)葉片上集成FBG傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作狀態(tài)下的振動(dòng)特性和溫度分布，為預(yù)防葉片失效提供預(yù)警。發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件溫度監(jiān)測(cè)同樣采用FBG技術(shù)，其耐高溫特性（特殊封裝可達(dá)1000℃）滿足極端環(huán)境測(cè)量需求。轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡監(jiān)測(cè)則利用FBG的高頻響應(yīng)能力，精確捕捉轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征。

在飛行控制系統(tǒng)方面，F(xiàn)BG傳感器用于關(guān)鍵參數(shù)的精確測(cè)量。操縱面位置監(jiān)測(cè)采用FBG位移傳感器，替代傳統(tǒng)的電位計(jì)式傳感器，提高可靠性和精度。液壓系統(tǒng)壓力監(jiān)測(cè)則利用FBG的壓力敏感特性，實(shí)現(xiàn)無(wú)源測(cè)量，避免電磁干擾。燃油油量監(jiān)測(cè)方面，F(xiàn)BG液位傳感器通過(guò)檢測(cè)介質(zhì)折射率變化來(lái)實(shí)現(xiàn)精確計(jì)量。

三、技術(shù)實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)

航空航天用FBG系統(tǒng)具有特殊的技術(shù)要求。傳感器封裝需考慮極端環(huán)境適應(yīng)性，采用特種合金或陶瓷材料進(jìn)行保護(hù)。安裝工藝要求嚴(yán)格，既有預(yù)埋于復(fù)合材料中的一體化方案，也有表面粘貼的特殊處理方式。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要滿足高可靠性要求，通常采用冗余設(shè)計(jì)和抗輻射加固措施。信號(hào)處理算法需要具備實(shí)時(shí)性和高精度，能夠從復(fù)雜工況中提取有效特征。

四、應(yīng)用案例與發(fā)展

空客A350和波音787等新一代客機(jī)已采用FBG監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)。在航天領(lǐng)域，F(xiàn)BG被用于運(yùn)載火箭箭體應(yīng)變監(jiān)測(cè)和衛(wèi)星結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)測(cè)量。美國(guó)NASA將FBG技術(shù)應(yīng)用于航天飛機(jī)復(fù)合材料油箱的應(yīng)變監(jiān)測(cè)，歐洲航天局則在阿里安火箭上部署了FBG傳感網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：首先是微型化發(fā)展，傳感器尺寸進(jìn)一步縮小以適應(yīng)更精密部件的監(jiān)測(cè)需求。其次是多功能集成，單個(gè)FBG傳感器可同時(shí)測(cè)量多種物理量。智能診斷算法的應(yīng)用也在深化，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)故障的早期預(yù)警。此外，無(wú)線FBG傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展將簡(jiǎn)化系統(tǒng)布線，提高維護(hù)便利性。