光纖光柵傳感作為一門(mén)快速發(fā)展的新型傳感技術(shù)，具有精度高、體積小、重量輕、波分復(fù)用、壽命長(zhǎng)、可靠性高、耐腐蝕、傳輸距離長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變、溫度、力、加速度等多種參量的測(cè)量，在飛機(jī)、艦船、發(fā)動(dòng)機(jī)等重大裝備的機(jī)載化測(cè)試以及地面綜合測(cè)試中具有重大的應(yīng)用前景，基于光的測(cè)量正在逐步成為航空試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)。

國(guó)外已經(jīng)將光纖光柵傳感技術(shù)比較廣泛地應(yīng)用到軍事、民用方面，在軍事應(yīng)用方面，不僅限于航空武器，也包括在艦船、核設(shè)施等方面。我國(guó)對(duì)光纖光柵傳感技術(shù)的研究集中在建筑、石油、電力、鋼鐵等民用領(lǐng)域，在軍事領(lǐng)域的研究剛剛起步。從應(yīng)用的深度來(lái)看，國(guó)外將光纖光柵傳感器已經(jīng)用于一些比較關(guān)鍵的測(cè)試，不僅在金屬結(jié)構(gòu)表面安裝，也成功在復(fù)合材料內(nèi)部埋植，形成了一些很特殊的服務(wù)能力。在光纖光柵技術(shù)的各方面，如光纖光柵刻制、傳感器封裝和安裝及信號(hào)解調(diào)等，都形成了顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。與國(guó)外相比，需要加快光纖光柵在航空結(jié)構(gòu)健康方面的應(yīng)用研究以及核心單元模塊技術(shù)的研究。

應(yīng)用前景設(shè)想

（1） 用于飛行載荷測(cè)試。

飛行載荷測(cè)試對(duì)于飛機(jī)設(shè)計(jì)驗(yàn)證和改進(jìn)具有重大意義。傳統(tǒng)的測(cè)量方式采用金屬應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)量，如果實(shí)施上萬(wàn)點(diǎn)的應(yīng)變測(cè)試，測(cè)試設(shè)備本身的重量可以達(dá)到幾噸，復(fù)雜的布線(xiàn)不僅大大增加重量，還要求對(duì)飛機(jī)進(jìn)行較大程度的改裝，增加了施工難度，延長(zhǎng)了測(cè)試周期。由于飛機(jī)狀態(tài)的改變，對(duì)試驗(yàn)驗(yàn)證效果以及真實(shí)載荷數(shù)據(jù)獲取都產(chǎn)生了不利影響。到目前為止，我國(guó)尚未出現(xiàn)機(jī)載狀態(tài)下對(duì)飛機(jī)載荷進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)（一個(gè)大修周期以上）的應(yīng)用案例，主要原因在于傳統(tǒng)應(yīng)變測(cè)量方式系統(tǒng)資源占用過(guò)多、使用壽命有限、機(jī)載電磁環(huán)境下抗干擾能力差，光纖光柵傳感技術(shù)的出現(xiàn)將十分有助于解決航空結(jié)構(gòu)飛行載荷長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的技術(shù)難題。

（2）用于結(jié)構(gòu)疲勞和壽命監(jiān)測(cè)。

結(jié)構(gòu)應(yīng)變是軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)安全和可靠性監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵指標(biāo)。在飛行過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，可獲得長(zhǎng)期飛行的結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)，據(jù)此評(píng)估飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)潛在的損傷增長(zhǎng)，可由傳統(tǒng)的定期維修向更加經(jīng)濟(jì)可靠的視情維修轉(zhuǎn)變，并為單機(jī)管理和監(jiān)控提供技術(shù)支撐。對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)同樣可以為安全報(bào)警提供重要的依據(jù)，提前探知可能存在的危險(xiǎn)。我國(guó)當(dāng)前有大量二代機(jī)和三代機(jī)在役，為保證飛機(jī)的飛行安全，掌握飛機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，要求對(duì)飛機(jī)關(guān)鍵部位的應(yīng)變進(jìn)行記錄分析，光纖光柵傳感器有希望成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵傳感技術(shù)。

（3）用于復(fù)合材料監(jiān)測(cè)。

復(fù)合材料的使用是新一代飛機(jī)設(shè)計(jì)的趨勢(shì)，其所占機(jī)體結(jié)構(gòu)重量的比例已經(jīng)成為衡量飛機(jī)先進(jìn)性的重要標(biāo)志之一，對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為新一代飛機(jī)研制急需解決的重要課題。在對(duì)復(fù)合材料健康狀態(tài)的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)應(yīng)變和沖擊載荷監(jiān)測(cè)是一個(gè)重要的方面。光纖光柵傳感器可粘貼于復(fù)合材料表面（如機(jī)身、機(jī)翼蒙皮處）或者埋入其內(nèi)部，構(gòu)成分布式智能傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)飛行器的應(yīng)力、應(yīng)變情況，為健康狀態(tài)的判別提供重要依據(jù)。對(duì)將應(yīng)變傳感器埋入復(fù)合材料內(nèi)部，傳統(tǒng)金屬應(yīng)變片幾乎不可能，而光纖光柵具有纖細(xì)的結(jié)構(gòu)，國(guó)外已經(jīng)成功埋入復(fù)合材料內(nèi)部。在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)上實(shí)施應(yīng)變監(jiān)測(cè)，重大的難題是電磁干擾的影響，采用光纖光柵傳感器可以有效克服該難題。

（4）用于發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中的部件級(jí)測(cè)試、地面綜合試驗(yàn)、機(jī)載測(cè)試試驗(yàn)以及飛行狀態(tài)下的長(zhǎng)期監(jiān)控重點(diǎn)關(guān)注的參數(shù)包括壓力、溫度、流量、應(yīng)變、振動(dòng)、氣體成分等。發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試的特點(diǎn)體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：環(huán)境嚴(yán)酷，特別是溫度、振動(dòng)及電磁環(huán)境，要求測(cè)試系統(tǒng)具有非常好的環(huán)境適應(yīng)性和長(zhǎng)期可靠性；被測(cè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于安裝，要求傳感器必須靈巧、量程大、精度高；另外，需要測(cè)量的測(cè)點(diǎn)多、種類(lèi)多。光纖傳感技術(shù)是一種新型的傳感技術(shù)，具有體積小、抗電磁干擾、容易實(shí)現(xiàn)分布式傳感網(wǎng)絡(luò)、成本低、可靠性好、周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，將在發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試中擁有廣闊的應(yīng)用前景。