Sensorteknik inom flygunderhållet

EXAMENSARBETE I

FLYGTEKNIK

15 HP, GRUNDNIVÅ 300

Akademin för innovation, design och teknik

Sensorteknik inom

flygunderhållet

SAMMANFATTNING

Detta examensarbete utfördes på uppdrag av akademin för innovation, design och teknik vid Mälardalens Högskola och undersöker hur mikrosensorteknik med stöd av regelverk används och kan komma att användas för det tillämpade tillståndsbaserade underhållet inom flygbranschen från ett underhållsperspektiv. Syftet är att introducera den oinsatte i tekniken med dess möjligheter och begränsningar. Arbetet gjordes i tre faser. Först generella efterforskningar och källsökning, därefter fördjupning med förfrågningar till bolag och slutligen sammanställning av insamlade kunskaper. Även om förhoppningen var att få mer respons från tillfrågade bolag, så påvisar ändå frånvaron en viss indikation på den slutsats som dragits om det relativt låga intresset hos slutanvändaren i dagsläget. Tekniken är mogen, och nyligen har även regelverk och branschomfattande riktlinjer för tekniken författats vilket kommer att öppna många dörrar inom kort. Dock är intresset i nuläget störst hos akademier och institut, men framförallt även hos tillverkarna i konkurrensen om att erbjuda flygplanet med lägst omkostnader i det långa loppet.

ABSTRACT

This thesis was carried out on behalf of the School of Innovation, Design and Engineering at Mälardalen University and investigates how micro sensor technology with the support of regulations and guidelines are currently used and which potential it has for condition based maintenance in the aviation industry from a maintenance perspective. The purpose is to introduce the uninitiated to the field of Structural Health Monitoring with its possibilities and limitations. The work was carried out in three phases. First, general source search about the subject, then study of the sources and inquiries to several airlines, and finally the compilation of the gathered knowledge. While the hope was to get more responses from the surveyed companies, the lack of said responses still gives a certain indication of the conclusion reached regarding the current relatively low interest of the end users. The technology is mature. There are also newly issued regulations and industry-wide guidelines for the technology which will open many doors in the near future. However, interest is currently greatest in the academies and the institutions, but above all, among the manufacturers in the competition to offer the airplane with the lowest costs in the long run.

Date: 2 november 2014 / 2 November 2014

Utfört vid / Carried out at: Mälardalens Högskola / Mälardalen University Handledare vid MDH /Advisor at MDH: Tommy Nygren

FÖRORD

Detta är det avslutande examensarbetet till flygingenjörsprogrammet vid Mälardalens Högskola, Västerås. Arbetet utfördes på halvfart mellan maj och november 2014 på uppdrag av akademin för innovation, design och teknik.

Vi vill tacka vår handledare Tommy Nygren för stödet och förtroendet vi fått i projektet.

Västerås, november 2014

Terminologi

Symbol Förklaring A-SHM Automated SHM.

Sensorer rapporterar direkt till ett datorsystem som kontinuerligt övervakar hälsan hos den övervakade detaljen.

A4A Airlines for America

En stor branschorganisation för flygbolag som förut hette Air Transport Association of America (ATA).

AHM Aircraft Health Management.

En tjänst erbjuden av Boeing Commercial Airplanes som övervakar hälsan av ett flygplan under flygning. Fokuserar på att förbättra redan existerande data och göra om det till användbar information.

AMC Alternative Means of Compliance / Acceptable Methods of Compliance En SHM-lösning kan i många fall användas som AMC för en traditionell underhållstask. Även känt som AMOC.

AMOC Se AMC.

ATA Air transport Association Se A4A.

CBM Condition-Based Maintenance.

Underhåll som görs i förebyggande syfte innan fel uppkommer och är baserat på tillstånd som kan mätas.

CFC Carbon Fiber Composites. Kolfiberkomposit.

CM Condition Monitoring.

Tillståndet hos en detalj övervakas kontinuerligt för att se trender och underlätta planeringen av underhållet.

CMC Central Maintenance Computer.

Huvuddatorn för sensorövervakningen. COTS Commercial Off-The-Shelf.

Färdigframtagna produkter som kan köpas direkt från en återförsäljare. DAQ Data Acquisition.

Är en process för att samla in och mäta data ifrån ett elektriskt eller fysiskt fenomen såsom spänning, ström, temperatur, tryck, eller ljud med en dator. EADS European Aeronautic Defence and Space Company.

EADS var en multieuropeisk försvarskoncern. De ingår nu i Airbus Group. EMI Electromagnetic Interference

Elektromagnetisk störning är en form av strålning som kraft- eller signalkablar utstrålar. Strålningen kan t.ex. störa ut radionavigering, samt försämra eller helt blockera radiokommunikation genom att brus induceras i kablage och ledningar som drabbas.

FBG Fiber Bragg-Grating

Fiber Bragg-gitter på svenska är en fiberoptisk komponent som bl.a. kan användas som sensor för mätning av längdändring, töjning och

temperaturändring.

ISC Industry Steering Committee.

Sammansatt grupp med representanter från industrin, myndigheter och vid behov den akademiska världen, som tillsammans tar fram riktlinjer,

procedurer, processer och standarder för implementering och certifiering av teknologier.

IVHM Integrated Vehicle Health Managment.

Övervakning av struktur och system samlat ifrån AHM och SHM. MPD Maintenance Planning Document

MPD är en lista över underhållsåtgärder som skall göras på flygplanet. MPD innehåller alla åtgärder/krav från MRBR:en och ger information om

zonindelning, åtkomstpaneler samt hur lång tid åtgärderna tar. MRB Maintenance Review Board

En grupp som leds av den lokala myndigheten och utfärdar en MRBR. MRBR Maintenance Review Board Report

Dokumentet som innehåller den preliminära underhållsplaneringen och inspektionskraven för en viss flygplanstyp eller en motor. Den tas fram genom MSG-3 metoden och används för att utveckla det slutgiltiga underhållsprogrammet.

MSG-3 Maintenance Steering Group-3

Ett dokument som ges ut av A4A och som innehåller metoder för utvecklandet av planerade underhållsåtgärder och intervaller för flygplan, helikoptrar och motorer.

MSI Maintenance Significant Item

System, del eller montering, vilkens fallering påverkar säkerhet eller ger bolaget ekonomiska men.

NDE Non-Destructive Examination Se OFP.

NDI Non-Destructive Inspection Se OFP.

NDT Non-Destructive Testing Se OFP.

OC On Condition

Underhåll som baseras på regelbundna inspektioner och användarens observationer.

OEM Original Equipment Manufacturer Originaltillverkaren

OFP Oförstörande Provning

Används för att utvärdera egenskaper hos ett material, komponent eller system utan att den inspekterade detaljen försätts ur fortsatt användbart skick.

PZT Lead (Pb) Zirconate Titanate (Blyzirkonattitanat, Pb[ZrTi]O3) Är ett av de mest använda piezoelektriskt keramiska materialen. S-SHM Scheduled SHM

En SHM-lösning där en sensor eller ett system av sensorer sparar data som sedan avläses vid regelbundna kontroller.

SHM Structural Health Monitoring CM specifikt av strukturen.

SMART Stanford Multi-Actuator Receiver Transduction

Ett tunt material inbäddat med ett nätverk av piezoelektriska givare och ställdon som kan monteras på en metallkonstruktion eller vara inbyggt i en kompositstruktur.

SSI Structural Significant Item

Flygplansstrukturdetalj, del eller montering, vilkens fallering föranleder minskad eller helt förlorad strukturell hållfasthet.

Task Underhållsåtgärd

En detaljerad beskrivning av hur en detalj ska inspekteras och tillåtna marginaler för avvikelser.

TRL Technology Readiness Level

Mognadsgraden av en teknologi på en skala från 1 till 9. UV Ultra Violett (ljus)

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

Kapitel / Chapter 1 INLEDNING 8

1.1 Bakgrund ... 8

1.2 Syfte... 8

1.3 Problemställning ... 9

1.4 Avgränsningar ... 9

Kapitel / Chapter 2 TEORI 10 2.1 Tillståndsbaserat underhåll (CBM) ... 10

2.2 MSG-3 metoden ... 11

2.3 TRL ... 12

2.4 Materiallära ... 12

2.4.1 Materialförsämringar ... 13

Kapitel / Chapter 3 METOD 14 3.1 SOTA ...15

3.1.1 Trådlösa sensorer ... 15

3.1.2 Mer datorkraft ... 17

3.1.3 Smart Skin ... 17

3.2 Färdiga produkter ... 18

Kapitel / Chapter 4 RESULTAT 19 4.1 MSG-3 metoden och SHM ... 19

4.2 Integrated Vehicle Health Management (IVHM) ... 22

4.2.1 Diagnostisering ... 22

4.2.2 Prognostisering ... 22

4.2.3 Adaptiv regulering ... 23

4.2.4 Delsystem ... 23

4.3 Structural Health Monitoring (SHM) ... 24

4.3.1 Processen ... 24

4.4 Sensorer ... 26

4.4.1 Optisk fiber ... 26

4.4.2 PZT ... 29

4.5 Attityder på marknaden ... 29

Kapitel / Chapter 5 DISKUSSION 31 5.1 Forskning och utveckling ... 31

5.2 PZT eller FBG? ... 31

5.3 Bolagens intresse ... 32

Kapitel / Chapter 6 SLUTSATSER 33 6.1 Angående forskning och implementering ... 33

6.2 Attityder på marknaden ... 33

6.3 Framtida arbete ... 34

Kapitel / Chapter 7 REFERENSER 35

Bilaga 1 42 Bilaga 2 47

Kapitel / Chapter 1

INLEDNING

1.1 Bakgrund

Traditionellt har flygunderhållet fungerat som så att man regelbundet kontrollerat utsatta områden efter avvikelser. Med hjälp av statistik och data från tidigare inspektioner och tester justeras sedan intervallen för kontrollerna så att de kan utföras så sällan som möjligt, men ändå med en säkerhetsmarginal. Med nya framsteg inom sensorteknik har ett nytt sätt att utföra kontrollerna utvecklats, att man med hjälp av sensorer kontinuerligt övervakar hälsan hos en detalj, varvid traditionella inspektioner i bästa fall helt kan utgå. I struktursammanhang kallas detta för Structural Health Monitoring (SHM).

Moderna civila flygplan, exempelvis Airbus A380, utrustas idag med system som innehåller ett stort antal mikrosensorer som ett hjälpmedel för att dels förebygga störningar i driften genom att sensorerna känner av materialförsämringar etc., dels för att effektivisera det avhjälpande underhållet genom att systemet används vid felsökning i flygplanssystemen. Systemen är till stora delar anpassade efter kundens/operatörens önskemål och kan väljas som tillval vid beställning av nya flygplan, eller som i fallet med B787 som en integrerad del av designen.

Ett väl fungerande CM-baserat underhåll kan spara mycket tid och pengar. Ett exempel på detta är Lufthansas AISHA II projekt där de utvecklade en fuktdetekterande sensor som installerades under golvet i botten av skrovet i anslutning till toalett- och köksutrymmena på B737 och B747 [1]. Tillverkaren krävde regelbundna inspektioner mellan det tunga underhållet för att kontrollera fuktbildning i utrymmet som i sin tur leder till korrosion. Enbart arbetsinsatsen bedömdes kosta ca hundratusen respektive tvåhundratusen euro för B737 respektive B747 per år för att inspektera en underhållspunkt som många gånger inte hade några anmärkningar [2].

1.2 Syfte

Arbetet syftar till att undersöka hur SHM fungerar, främst ur ett underhållsperspektiv, men även något övergripande tekniskt. Vilken sorts sensorer används, och utnyttjas de befintliga systemen och lösningarna till sin fulla potential?

1.3 Problemställning

 Hur ser forskningen inom området ut?

 Hur fungerar mikrosensortekniken och hur kan den användas för att mäta materialförsämringar?

 Hur ser systemets uppbyggnad ut och hur fungerar tekniken principiellt?  Hur stort är intresset för tekniken på marknaden?

 Hur kommer tekniken att påverka det förbyggande respektive avhjälpande underhållet?

 Hur kommer underhållsprogrammen att påverkas i framtiden?  Hur kommer processerna som styr underhållet att påverkas?

 Vilken tidshorisont kan man se för införande av tekniken i det moderna underhållet?

1.4 Avgränsningar

Arbetet är avgränsat till att behandla sensorsystemet som helhet ur ett underhållsperspektiv. Själva sensorteknikerna som används beskrivs endast i orienterande syfte och är avgränsat till två av de vanligaste typerna av sensorer; piezoelektriska samt fiberoptiska, närmare bestämt Fiber Bragg-gitter (FBG). Vi kommer i huvudsak att behandla B787 då den har det mest utbyggda systemet av alla befintliga flygplan.

Kapitel / Chapter 2

TEORI

2.1 Tillståndsbaserat underhåll (CBM)

Genom att kontinuerligt övervaka en detalj för att ständigt se förslitningar i materialet och därmed se trender kan underhållet planeras effektivare. Tidigare förlitade man sig till stor del på regelbundna inspektioner som intervallbestämts m.h.a. tidigare erfarenheter och insamlade data.

Inbyggda sensorer i flygplanet kan göra detta genom att övervaka vibrationer, temperatur, tryck och andra variabler som beskriver det verkliga tillståndet hos ett material. Underhållspersonalen kan därefter analysera data som dessa sensorer samlar in för att avgöra tillståndet hos komponenten eller detaljen. Hos de mer avancerade systemen finns en funktion som kontinuerligt utvärderar data och automatiskt varnar vid en viss specificerad nivå av avvikelse. Skillnaden mellan hur liten avvikelse systemet kan detektera och hur stor avvikelsen får bli innan den blir en risk markerar ett tidsspann där en underhållsåtgärd kan planeras. Detta reducerar onödigt underhåll och inspektioner [3], [4], [5].

Figur 1: Schematisk förklaring av tillståndsbaserat underhåll där tillståndet försämras med avseende på tiden, men m.h.a. övervakning kan underhåll planeras i god tid innan fara föreligger [6].

2.2 MSG-3 metoden

Maintenance Steering Group-3 är ett dokument som är utvecklat av A4A (Airlines For America, tidigare ATA). Dokumentet beskriver metoden för att utveckla planerade underhållsåtgärder för flygfarkoster som lever upp till kraven från såväl tillsynsmyndigheten, operatören som tillverkaren. Syftet är att försäkra sig om att kritiska sårbarheter i systemet upptäcks samt att undvika onödiga underhållsuppgifter och därmed uppnå ett så optimerat underhåll som möjligt. Metoden används för att utveckla de initiala underhållskraven för ett flygplan, där arbetet delas upp på fyra huvudgrupper:

 System och kraftförsörjning inkl. komponenter och APU (Auxiliary Power Unit)  Flygplansstruktur

 Visuella inspektioner

 Blixt/radiofrekvenser med högintensitet (L/HIRF)

Olika arbetsgrupper (MWG - Maintenance Working Groups) tillsätts med ansvar att identifiera signifikanta detaljer i sitt respektive system eller struktur som behöver underhållas, s.k. MSI:er och SSI:er (Maintenance Significant Item och Structural Significant Item). På särskilt komplicerade system kan ytterligare underordnade arbetsgrupper tillsättas. De identifierade signifikanta delarna i systemet analyseras sedan i systemets helhet för att utröna konsekvensen av ett potentiellt fel i den specifika detaljen eller subsystemet. Analysen utförs m.h.a. ett flödesschema där man kategoriserat konsekvensen av ett fel till en av fem kategorier [7]:

 Uppenbar säkerhetsrisk  Operationell begränsning  Ekonomisk kostnad  Dold säkerhetsrisk  Dold ekonomisk kostnad

Arbetsgruppen tar sedan fram underhållsåtgärder för respektive MSI/SSI samt bestämmer det preliminära intervallet för den givna åtgärden med hänsyn till vilken kategori detaljen inordnats under. Detaljer vars felkonsekvens påverkar säkerheten, såväl dolt som uppenbart, ges stringentare underhållskrav. De olika arbetsgrupperna rapporterar sina resultat till MSC (Maintenance Steering Committee) eller ISC (Industry Steering Committee) som sammanställer alla insamlade kunskaper till ett första förslag av Maintenance Review Board Report (MRBR). Denna utvärderas sedan av den lokala myndigheten. Vid godkännande utgår sedan tillverkaren från MRBR:en för att utarbeta sin MPD (Maintenance Planning Document). MPD:n i sin tur används sedan av operatören, ofta ett flygbolag, för att utveckla dess Continuous Airworthiness Maintenance Program (CAMP) [9], [10], [11], [12], [13].

2.3 TRL

Mognadsgraden för en teknologi, TRL. Konceptet är ett av många arv från NASA:s tidiga rymdprogram för att hjälpa administrerandet av ingenjörsinsatser och produktsatsningar. Generellt krävs TRL6 för att tekniken ska lyftas till utveckling mot en färdig produkt [14].

Figur 3: Mognadsgraderna som tekniker klassas inom [15].

2.4 Materiallära

Flygplansstrukturen består av flera olika material, då olika material lämpar sig för olika typer av belastningar. Dessutom görs avvägningar mellan vikt, kostnad och vilket material som kan uppfylla ändamålet ”gott nog”. Aluminium t.ex. har bra egenskaper för att ta emot komprimeringslaster och är sämre på att hantera draglaster, vilket lämpar sig bättre till främre delarna av vingarna och stabilisatorn. Till skillnad från komposit som inte är lämpat för kompressionslaster men desto bättre på att klara draglaster. Detta är en av anledningarna till att man valt att ha komposit istället för aluminium till flygplanskroppen där det råder mer dragbelastningar med tanke på det tryck som blir i kabinen. En annan orsak är att komposit är lättare och som följd fås lägre vikt på konstruktionen, och således en lägre bränsleförbrukning. Eftersom det också är hög korrosionsbeständighet på komposit så krävs det mindre underhåll. I allmänhet ger komposit ett bättre utmattningsmotstånd och större skadetoleranser. Boeing har på sin 787-Dreamliner ökat kompositmaterial med 38 % jämfört med tidigare modellen B777.

Metaller är att föredra i största allmänhet då det gäller att ta laster men aluminium anses som ett sämre val med tanke på de skiftande omgivningarna runt flygplanet. Titan t.ex. lämpar sig bättre då det klarar högre laster än aluminium, är mer utmattningståligt och mycket resistent emot korrosion. Användandet av titan har ökat till ca 14-15 % av det totala flygplansskrovet på nya 787-Dreamliner [16], [17].

Figure 4: T.v. material som använts i B787. T.h. andel vikt av olika material i B787 [17].

2.4.1 Materialförsämringar

Aluminium

Metallen har länge varit aktuell för flygindustrin då den är ganska tålig mot kemisk påverkan på grund av passivering där ett tätt och starkt skyddande aluminiumoxidskikt bildas då syre reagerar med metallens yta. Aluminium har god korrosionshärdighet på grund av detta. Ett mekaniskt skadat oxidskikt återbildas snabbt, men vid ofördelaktiga förhållanden kan korrosion snabbt bildas. Det finns diverse legeringar som kan bromsa in en materialförsämring vid en skada på ytskiktet, men i stort så rekommenderas att skador som repor, sprickor samt bucklor detekteras och åtgärdas snabbast möjligt eftersom detta annars leder till korrosion [18], [19], [20], [21].

Komposit

Kolfiberkomposit CFC är en av många kompositer som används till flygplan. Det används bland annat till primära strukturer som paneler och dörrar samt sekundära strukturer som ribbor, spant, stringers och balkar. CFC är ett laminat av kolfiber som sprejats med epoxi.

Den vanligaste defekten som uppkommer under kompositers livslängd är sprickor i både mikro- eller makroskopisk skala. I värsta fall kan detta leda till delaminering efter

upprepad stress eller utmattning. Delaminering innebär att två skikt sammansatta med epoxi släpper och strukturen försvagas således. Ibland kan defekter såsom sprödhet uppstå oavsiktligt under tillverkningsprocessen vid inadekvata temperaturer eller tryck. Borrning kan också utgöra en risk under bearbetningsfasen då materialet kan splittras eller delamineras när borren lämnar hålet [16], [17], [22], [23], [24], [25].

Kapitel / Chapter 3

METOD

Arbetet var uppdelat i huvudsak i tre perioder med gemensam efterforskning i maj och juni där källor insamlades. Under juli och augusti skedde enskild inläsning på insamlat material för att slutligen i september och oktober sammanställa resultat och slutsatser till denna

rapport.

Figur 5: Gantt-schema över hur arbetet varit upplagt.

Den primära informationskällan har varit Internet och online-databaser. Kontakt har även sökts med ett flertal flygbolag, tabell 1, men endast Finnair var behjälpliga med svar, även om de inte för nuvarande använder någon SHM-lösning i sin flotta. Slutsatserna om marknadsattityder baseras i första hand på Sandias rapport från 2011 som beställdes av FAA [26]. Svaret från Finnair är endast inkluderat i Bilaga 2 då det inte tillförde något nytt, annat än att det förstärkte de dragna slutsatserna.

Då vi inte haft tillgång till förstahandsmaterial, så har kraft lagts på att göra ett omfattande källsamlande i syfte att kunna validera inhämtade kunskaper från flera håll för att på så vis kunna bygga välgrundade resultat och slutsatser.

Finnair Quantas American Airlines Delta Airlines Lufthansa Technik FedEx Swiss air Norwegian

Tabell 1: Företag som kontaktades.

3.1 SOTA

Det senaste inom forskningen idag och befintliga produkter.

3.1.1 Trådlösa sensorer

Varje sensor behöver kraftförsörjning samt förmåga att skicka data till det övervakande systemet. Forskning bedrivs på detta område främst på två fronter, där det ena området handlar om kraftförsörjning och den andra om förmågan att överföra data. Båda teknikernas mognadsgrad är hög, dock behöver mer göras för att förena de två.

Flera institutioner bedriver forskning på området med att göra sensorerna energieffektiva och ge dem möjlighet att skicka information till det övervakande systemet trådlöst. Detta sparar dels vikt i och med minskade mängder kablage, men gör det också lättare att placera ut nya sensorer om så skulle behövas [27], [28], [29], [30], [31], [32].

Det vore inte realistiskt att ha ett batteri som behöver bytas i anslutning till varje sensor, därför är ytterligare ett steg i att göra sensorerna helt trådlösa att ge varje sensor lokal energiförsörjning. I huvudsak finns det två metoder för detta:

 Termoelektriskt genom den s.k. seebeckeffekten

Denna metod går ut på att man placerar en vätskebehållare som ligger i kontakt med ytterskrovet. Vid uppehåll på marken får vätskan i behållaren samma temperatur som omgivningen. Vid stigning sjunker yttertemperaturen snabbare än vätskans temperatur och skillnaden genererar en spänning som lagras i en kondensator som därifrån fördelas till sensorn. Kondensatorn klarar av att lagra tillräckligt för att strömsätta sensorn även under tiden planet befinner sig på marschhöjd och elementet inte genererar någon spänning. Hittills har vatten använts som vätska, men man utesluter inte att det kan finnas andra vätskor som kan vara bättre lämpade. EADS och Wiens Tekniska Universitet kallar teknologin för “Energy Harvesting Modules”, EHS. En modul behöver inte vara större än ett par centimeter i diameter [33].

Figur 6: EHS-modul (Wiens Tekniska Universitet) [34].

 Piezoelektriskt

Genom att fästa ett material med piezoelektriska egenskaper på flygplansstrukturen kan man omvandla mekaniska vibrationer till elektrisk energi som lagras i en kondensator och som därifrån sedan driver en eller flera sensorer. Sådana lösningar finns redan som COTS [36], [37].

Förutom att göra sensorerna oberoende, så kan man också säkra energiförsörjningen på andra sätt:

 Energilagring i kompositmaterial

Ett annat alternativ är att med ny teknik kunna integrera batteriet i kompositstrukturen. “Sedan 2009 har Leif Asp och hans kollegor på Swerea SICOMP arbetat med att utveckla ett batteri i kolfiberkomposit. Konceptet kallas för strukturella batterier och batterifunktionen är integrerad i konstruktionsmaterialet. Användningsområdena är flera, exempelvis laptop, mobiltelefon, flygplan och bilar. I bilarna kommer batteriet att utgöra själva karossen, vilket minskar vikten på bilen.” Swereas hemsida [38].

 Solceller

Ny teknik tillåter produktion av flexibla ultratunna solceller som endast är några atomer i tjocklek. 300 m2 _{av materialet väger endast ett gram. Ett lager av materialet}

under klarlacken skulle kunna ladda upp ex.vis kondensatorer, eller ett strukturellt batteri enligt ovan [39], [40].

3.1.2 Mer datorkraft

En utmaning i framtiden om man ska klara av att hantera all data som sensorerna levererar är att ha ett datorsystem med adekvat förmåga och med en rimlig vikt. Nya framsteg vid Stanforduniversitetet kan göra detta möjligt med Neurogrid, en ny teknik för uppbyggnad av processorer som simulerar hjärnans neuroner. Denna teknik är 9000 gånger snabbare och är 40000 gånger energieffektivare än traditionella kopplingar [41].

3.1.3 Smart Skin

BAE Systems arbetar med att ta fram ännu mindre oberoende sensorer som inte enbart kan detektera skador, utan också ge en helhetsbild av flygplanets omgivande miljö, från temperaturer till luftflödet över ytan. Dessa mikrosensorer är mycket små, den minsta varianten är ca 1 mm2_{. Den ringa storleken och att sensorerna är självständigt}

kraftförsörjande samt kommunicerar trådlöst gör att BAE Systems undersöker möjligheten att applicera ett stort antal sensorer utspädda i en färg som sedan sprejmålas på planet. Då krävs endast rätt mottagare med mjukvara för att behandla all information som inhämtas. Detta kommer att göra att äldre flygplan relativt enkelt kan utrustas med tekniken [42].

3.2 Färdiga produkter

SMART Layer

SMART Layer består av ett nätverk av piezoelektriska sensorer. I sitt aktiva läge avger de en liten mängd elektricitet under mekaniskt tryck. Sensorerna generera i sin tur vibrationer som detekteras av andra sensorer. I sitt passiva läge detekteras vibrationer, på det viset upptäcks strukturella skador som utmattningssprickor på metallmaterial samt delaminering av kompositer för att tidigt varna innan ett fel blir för allvarligt.

Figur 8: SMART-Layer med nätverk av piezoelektriska sensorer [43].

Dimensioner

SMART-Layer är väldigt anpassningsbart och har förmåga att täcka stora områden, vilket lämpar sig för flygindustrin. Ytterligare är installationen inte skrymmande, utan tunn och lätt, vilket inte försämrar flygplanets prestanda nämnvärt.

SMART-Layer

Film tjocklek (mm) 0,05 – 0,1 Piezoelektriska sensorer

Tjocklek (mm) 3,17 – 6,35 Diameter (mm) 0,254 – 0,762 Tabell 2: SMART-Layer och dess piezoelektriska sensorers dimensioner [44].

Sensorerna kan ytmonteras på både metall- och kompositstrukturer med epoxy. De kan även integreras inuti kompositstrukturer. Detta görs således under tillverkningen av kompositen genom att placera den piezoelektriska sensorfilmen mellan skikten.

Kapitel / Chapter 4

RESULTAT

4.1 MSG-3 metoden och SHM

Med MSG-3 metoden identifieras samtliga MSI:s och SSI:s och inspektionsåtgärder och intervall tas fram för att säkra tillförlitligheten hos varje detalj. Med IP 092 2009 föreslog flera flygplanstillverkare att SHM och S-SHM skulle erkännas i MSG-3 dokumentet för att i sin tur kunna användas som AMC till en traditionell inspektion med exempelvis OFP. Detta godkändes, men snabbt insåg man att det fanns brister då enbart S-SHM var väl definierat, medan automatiserade lösningar av SHM kom i skymundan. Detta åtgärdades med IP 105 som även definierar A-SHM senare samma år. Dessa nya definitioner inkluderades i A4A:s MSG-3 i december 2009[13].

Man är dock tydlig med att poängtera att en SHM-lösning inte ersätter MSG-3-metoden, utan att man fortfarande är skyldig att identifiera SSI:s, men att man kan välja att lösa inspektionen m.h.a. en sensor efter att man fått det godkänt av MRB som en AMC.

I figuren nedan beskrivs processen för hur man utvärderar om en task påverkas av en sensor och om tasken kan modifieras med hänsyn till sensorns förmåga, eller helt strykas om sensorn är heltäckande för tasken.

För att förenkla implementeringen av SHM har branschorganisationen SAE International (Society of Automotive Engineers), som ett komplement till A4A:s MSG-3-dokument, gett ut ett dokument med samlade riktlinjer och standarder för införande av SHM kallad

”Guidelines for Implementation of Structural Health Monitoring on Fixed Wing Aircraft” [45], [46], [47].

Figur 9: MSG-3-flödeschemat över hur man identifierar om en SHM-lösning föranleder en ändring i en underhållsåtgärd eller inte, och i så fall hur åtgärden behöver ändras [48].

Figur 10: Generationer av SHM och i vilket syfte, från schemalagd övervakning till den senaste med realtidsövervakning [49].

4.2 Integrated Vehicle Health Management (IVHM)

För att man skall kunna få en helhetsbild av flygplanets nuvarande och prognosticerade tillstånd, bevakar IVHM, som är ett samlingsnamn för flera delsystem i AHM och SHM, ett visst område med syfte att förbättra säkerheten genom användning av diagnostiska och prognostiska metoder. Tillgänglighet förbättras således genom bättre underhållsplanering och kostnaderna minskar för underhållet genom att undvika oplanerat underhåll samt att risken för att fungerande komponenter och detaljer monteras bort i onödan minimeras. Genom kännedom om flygplanets tillstånd ökar också tillförlitligheten [50], [51].

Figur 11: IVHM systemets beståndsdelar [51].

Det finns flera tillvägagångssätt att hantera och analysera berörda områden på en struktur. Boeing fokuserar på fyra punkter [4]:

 Diagnostisering - Identifiera huvudorsaken till problemet.

 Prognostisering - Förutsäga systemets hälsa med nuvarande och historisk data.

 Tillståndsbaserat underhåll – Underhåll baserat på materialets faktiska skick istället för flygtid eller värsta tänkbara scenarier.

 Adaptiv regulering – Ger bästa möjlighet att slutföra en flygning om eventuella skador eller systemfel skulle uppkomma. Detta sker genom att utnyttja kvarvarande förmågor för att kompensera för felet.

4.2.1 Diagnostisering

Avser användning av teknik och processer för att samla in, kategorisera och analysera systemfel. Då man använder metoden på rätt sätt optimerar man underhållet och förbättrar tillgängligheten för flygsystemet [52], [53].

4.2.2 Prognostisering

Man kan förutsäga ett systems framtida hälsa och eventuella degenerering genom att utvärdera aktuell systemstatus och återkommande trender. Målet är att förbättra underhållstider och systemtillgänglighet genom att få rätt information för att rätta till eventuella problem innan de inträffar eller blir allvarliga.

Ett sätt att minska på kostnaderna och för att öka drifttillgängligheten är att använda sig av prognostiska algoritmer. Dessa anger vilken komponent som närmar sig slutet av sin livslängd. Om så är fallet kan underhåll av komponenten eller detaljen planeras. Detta bestäms genom att en insamlingsenhet samlar in uppgifter om livsbegränsade komponenter, utrustning och strukturell utmattning [4], [52].

4.2.3 Adaptiv regulering

IVHM integrerat med adaptiv kontroll kan hjälpa piloten att koncentrera sig på flygningen genom att avlasta denna med datahanteringen när flygsystemen blir mer komplicerade. När ett fel inträffar identifieras problemet, ett beslut tas om lämplig åtgärd och modifieras om nödvändigt. Ett ständigt flöde av information om systemets nuvarande läge måste vara tillgängligt. Systemet jämför kontinuerligt den nuvarande prestandan med önskade eller optimala prestanda för att sedan driva systemet så optimalt som möjligt [4], [54].

4.2.4 Delsystem

De olika delsystemen är medlemmar i IVHM systemet, dessa skickar sedan vidare felrapporter i respektive format till Central Maintenance Computer (CMC). Exempel på medlemmar som rapporterar till CMC är: SHM, styrsystemet och avioniken [44].

Figur 12: IVHM-system hos ett flygplan [44].

Figur 13: IVHM I dess helhet och hur processen vid felupptäckt av systemet skiljer sig från en klassisk felupptäckt, med beställning av reservdelar, inbokning för reparation m.m. [55, s.601].

4.3 Structural Health Monitoring (SHM) SHM:s definition enligt ATA MSG-3, Bilaga A säger:

”The concept of checking or watching a specific structural item, detail, installation or assembly using onboard mechanical, optical or electronic devices specially designed for the application used. SHM does not name any specific method or technology [56].”

Idén med SHM är att bygga systemet likt ett mänskligt nervsystem. Ett nätverk av sensorer placeras på vitala delar på flygplanskroppen för optimal detektion av skador. Den processerade informationen ifrån SHM, som är en diagnostisk metod, skickas vidare till det prognostiserande systemet. Där tas beslut och en eventuell handlingsplan skall exekveras. (Se IVHM)

Figur 14: SHM, jämförbart med det mänskliga nervsystemet [57].

4.3.1 Processen

SHM kan delas in i tre faktiska delprocesser; Insamling och bearbetning av data, samt fastställning av nuvarande tillstånd. Själva insamlingen av data eller detektionen av skador görs med hjälp av sensorer där tekniken för dessa inte är specificerade utan beror mycket på material och implementering av vilka sensorer som skall användas, dimensioner, hur många som skall användas och sensorernas läge [57].

Sensorerna kan vara mekaniska, optiska eller elektriska. Signalerna ifrån sensorerna samplas in i en DAQ (Data acquisition) enhet för att konverteras till digitala signaler som tolkas av en dator [58].

Annan indata som man också bör ta hänsyn till är oförstörande provning (OFP) som har använts flitigt inom flygindustrin med väl beprövade metoder. OFP bör ses som ett komplement till SHM i dagsläget även om det kan vara mycket fördelar med att bara ha SHM

OFP SHM Inspektioner görs med externa

fixturer och verktyg. Sensorer är permanent fästa på eller integrerade i strukturen. Innan inspektion måste delen

monteras av. Inspektionen kan göras under flygning eller under nattliga stopp. Planerat underhåll där checkar görs

med jämna mellanrum. Tillståndsbaserat underhåll, demontering görs endast vid uppkommet behov för reparation. Fordrar mantimmar och medför risk

för mänskliga fel. Utvärderingar sker utan manuella ingrepp. Har funnits länge och teknikerna har

hög mognadsgrad. Är fortfarande under utveckling. Tabell 3: Skillnaden mellan OFP och SHM [59].

Ytterligare indata ges av visuella inspektioner, rapporter av tidigare skador, samt olika påfrestningar som flygplanet utsatts för.

Väl i datorn bearbetas indata med flera algoritmer bland annat för att få ner bearbetningstiden eftersom det ger en lägre energikonsumtion varpå det avgörs hur länge SHM systemet kan vara igång [60].

Sista steget i SHM processen innehåller datautvinning och implementation av ett flertal sensorers data som alla får en olik bild av till exempel en skada. En helhetsbild fås sedan genom att sätta samman alla bilder från respektive sensor för att få en skarpare bild av skadan. En sorts triangulering kan man säga [61], [62], [63].

Därefter görs en approximation av materialets eller strukturens livstid. Detta är vad som utgör själva basen för CBM [64].

4.4 Sensorer

Sensortekniken utvecklas ständigt och en uppsjö av sensorer existerar idag som kan användas för att detektera olika utmattningsskador, skador orsakade av främmande föremål och/eller överbelastningar.

Sensorer som installeras på eller inuti flygplansstrukturen kommer att utsättas för ett brett spektrum av varierande yttre miljöinflytelser och måste ändå vara driftsäkra och okänsliga för störningar. I tabell 1 nedan följer olika faktorer från omgivningen som man måste ta i beaktande när man designar ett sensorsystem:

Krav på en sensor

Skydd mot: Yttre inflytelse: Påverkan under flygning:

EMC/EMI/EMG Temperatur Vibration

Blixtar Cyklisk extrem

uppvärmning/nedkylning Störande ljud Elektrostatisk urladdning Tryck Mekaniska stötar Solstrålning Luftfuktighet Plötsligt tryckfall Röntgenstrålning Sand och dam Acceleration

Brand Salt Belastningar på marken samt

under flygning

Föroreningar Ozon

Regn Isbildning Kondens

Erosion p.g.a. väder Tabell 4: Yttre inflytelser som påverkar sensorer [65].

4.4.1 Optisk fiber

Även om fiberoptiska sensortekniken inte anses som en relativt mogen teknik är det tekniken med störst fördelar. Fiberoptiken är resistent emot elektromagnetisk störning (EMI) och korrosion. Den är inte enbart intensitetsbaserad utan kan också multiplexeras. Till skillnad från intensitetsbaserad fiberoptik, som är den enklare formen av fiberoptik, möjliggör multiplexering samtidig överföring av flera oberoende informationskanaler över samma fiber. Med fiberoptisk sensorteknik kan bl.a. temperatur, tryck, flöde, fukt, belastningar, tjocklek, rotation, vibration, form, pH och metalljonisering övervakas.

Det finns ett antal fiberoptiska sensortekniker ute på marknaden och dessa kan delas in i tre kategorier: Interferometrisensorer, distribuerade sensorer och gitter-baserade sensorer. I kategorierna finns diverse typer av sensortekniker som används i olika applikationer och mätningar. Det markerade sensortekniksområdet i figur 1 är fiber Bragg-gitter (FBG), som är mest lämpad då den kan användas för att mäta och övervaka flera instanser [51], [65], [66], [67], [68], [69], [70].

Figur 16: En överblick av olika fiberoptiska tekniker [70].

Fiber Bragg-gitter (FBG)

Fiber Bragg-gitter är den vanligaste fiberoptiska lösningen bland alla gitterbaserade sensorer. Förutom dess användningsområde som sensor kan den även används som multiplexing av signaler och som bandspärrfilter.

Små gitter ristas in i fiberoptiken med UV-belysning genom en mikrolitografisk film med ett speciellt periodiskt mönster, där avståndet mellan dessa bestämmer våglängden. Då ljus färdas genom Bragg-gittret reflekteras ljuset annorlunda p.g.a. det förändrade lägre brytningsindexet som blir av det belysta UV-ljusområdet. Det slutgiltiga ljuset som ges p.g.a. superposition är således den specifika våglängden. Avståndet mellan gittrena tillåter fler sensorer och därmed fler signaler på fibern så kallad multiplexing. Med fler sensorer ges bättre upplösning, men med ett mer begränsat mätområde.

Ett Bragg-gitter kan även fungera som ett bandspärrfilter och reflektera ljus inom ett smalt våglängdsintervall medan övriga våglängder släpps igenom. Våglängden som blir av den reflekterande vågen kallas Braggvåglängden

𝜆

= 2𝑛𝛬

𝑛

brytningsindexena

𝑛

𝑛

𝛬

för att mäta belastningar som töjning, rotationer, vibrationer, tryck samt övervakning av sprickor och skador, men även ändringar i temperatur. Då det blir t.ex. en temperaturförändring ändras den reflekterande vågens våglängd och man kan på så sätt mäta temperatur m.m. I tabell 1 följer en typisk karakteristik av FBG’s prestanda [70],[71], [72].

Figur 17: Ett Fiber Bragg-gitter med brytningsindexprofil samt dess spektrala transmission [71].

Prestanda Karaktäristik

Mätområde Normalt ca 1 μs upp till ca 50000 μs. Frekvensområde Normalt upp till ca 200 Hz.

Temperaturområde Användbara i spannet ca -40 °C - + 100 ºC. Mätavvikelse 0.01 – 0.05 % beroende på system.

Storlek och vikt 0.01 – 0.05 % beroende på system.

Långtidsegenskaper Lämpliga för långtidsmätningar > 25 år (beräknat).

Kostnad Sensorer från ca 100 kr, grundinvestering hög i utrustning. Tabell 5: Prestanda för Bragg gratings sensorer [72].

4.4.2 PZT

Piezoelektriska material svarar på mekaniska belastningar genom att generera en liten växelströmsignal genom polarisation i materialet. Det omvända gör även gällande att materialet vibrerar om det utsätts för en extern elektrisk signal. Vibrationen fortplantar sig i materialet och kan registreras med en ultraljudsdetektor. Detta gör att en piezoelektrisk sensor både kan användas som en passiv sensor och som aktuator för att intitiera aktiva tester.

Figur 18: Piezoelektriska principen illustrerad [73].

Piezoelektriska material

Blyzirkonattitanat (Lead Zirconate Titanate - PZT) är ett keramiskt material och således relativt sprött och känsligt för påfrestningar, vilket kan leda till att materialet skadas mekaniskt och depolariseras. Materialet kan bl.a. formas till en flexibel film som kan integreras i eller ytmonteras på en struktur. Piezoelektriska material har sina gränser i driftförhållanden då det gäller temperaturer över 45ºC. Det piezoelektriska materialets egenskaper påverkar hur förhållandet mellan belastning och den ström som avges ser ut.

4.5 Attityder på marknaden

På uppdrag av FAA gjorde Sandia National Labs en undersökning för att utreda attityderna kring SHM i flygbranchen 2011. Det utmynnade i rapporten "Does the Maturity of Structural Health Monitoring Technology Match User Readiness?" Hundratals flygbolag/användare, tillverkare, myndigheter, underhållsbolag, utvecklare och forskningsinstitut tillfrågades. Intressanta delar av undersökningen är bifogade i bilaga 1.

Sammanfattningsvis kan man se att majoriteten (61,3%) av de tillfrågade tycker att SHM kan vara en ersättare till OFP. Vid undersökningens sammanställning trodde en överväldigande majoritet (85,2%) att SHM främst skulle användas på lokala detaljer den närmsta 5-årsperioden, men öppnade för helhetslösningar i ett längre perspektiv om 5-8 år.

De skador som man är mest intresserad av att hitta SHM-lösningar för att detektera och övervaka är:  Sprickor (93,3%)  Delaminering (83,7%)  Släppning (83,0%)  Korrosion (76,3%)  Yttre våld (64,4%)

Delarna som man helst vill övervaka, både metaller och kompositer:  Tryckskott (64,4%)

 Spant, stringers, spryglar osv i både skrov och vingar (59,3 – 64,4 %)  Huvudinfästningar (59,3%)

 Flygkroppens skal (56,3%)  Landställ (56,3%)

 Vingarnas skal (46,7%)

De största betänkligheterna mot att införa SHM är:  Kostnad/nytta

 Ytan som kan övervakas är liten jämfört med den totala ytan av strukturen  Mer utvärdering och validering av tekniken behövs

 Certifiering (installation, tillförlitlighet, anpassningsbarhet, tillämpning och utbildning)

Vad användarna och tillverkarna tycker att forskningen borde fokusera på för att utveckla SHM till en nivå där det blir tillämpbart på flygplan:

 Sensorer, bättre upplösning (74,2%)  SHM validering (71,9%)

 SHM integrering (62,9%)  Myndighetsstyrningar (60,7%)

 Processering av signaler och dataanalys (56,2%)

Kapitel / Chapter 5

DISKUSSION

5.1 Forskning och utveckling

Tekniken drivs framåt främst av tillverkarna och den akademiska världen med Stanforduniversitetet och professor Fu-Kuo Chang i spetsen. Vår uppfattning är att bolagen är intresserade, men att de själva inte vill lägga resurser på att sätta sig in i hur tekniken fungerar och tillämpa det i sina flottor. Dock så kan vi se mycket stora bolag som t.ex. Lufthansa med sitt AISHA II-projekt som ett undantag. Tillverkarna konkurrerar med varandra genom att hela tiden försöka erbjuda den lösning som medför lägst totalkostnad för kunden för en given uteffekt. Då underhållet är en stor del av totalkostnaden så kommer det naturligt att detta område också måste effektiviseras och förbättras med nya innovationer. Tillverkaren vill förmodligen sälja sina nyare flygplansmodeller och satsar därför inte på att utveckla SHM-lösningar för sina äldre. Det arbetet faller istället på tillverkare av sensorer som utvecklar generella lösningar med många möjliga applikationer, inte bara inom flyget. Här uppstår ett behov av att hitta färdiga generella lösningar som kan appliceras på specifika problemområden på modeller som i dagsläget saknar SHM.

Visionen som finns är att flygplanet som helhet, inklusive dess struktur och enskilda system, ska fungera som en levande organism med ett nervsystem som själv kan känna av eventuella fel och skador som uppkommer. Ytterligare finns visionen om att skrovet i sig ska fungera som huden hos ett däggdjur, med känsel och förmåga att läka sig själv.

Under framtagningen av rapporten har flera intressanta tekniker som för utvecklingen mot visionen hittats. Dessa finns beskrivna i kapitel 3.1 SOTA.

5.2 PZT eller FBG?

FBG-sensorer ersätter i stort sett vanliga PZT-sensorer då de också har samma förmåga att detektera vibrationer och i dagsläget kräver mindre kablage. Dessutom är FBG billigare samt (i dagsläget) kompaktare. Dess förmåga att kunna hantera flera signaler genom multisampling gör att FBG konkurrerar ut traditionella PZT sensorer och andra fiberoptiska tekniker [70].

PZT kommer förmodligen att vara en viktig konkurrerande teknik till FBG i framtiden då tekniken förfinas och t.ex. mycket små, oberoende sensorer kan appliceras så enkelt som BAE har visioner om, även på äldre flygplan som inte designats med SHM i åtanke.

5.3 Bolagens intresse

Vi sökte kontakt med ett tiotal bolag för att få förstahandsinformation om hur de ser på SHM-konceptet. Både bolag som nyttjar SHM-system och bolag som inte gör det kontaktades, men utan framgång. Vi var särskilt intresserade av att få kontakt med bolag som använder B787 för att genom den kontakten kunna lära oss hur SHM-systemet används i praktiken, och om möjligt kunna jämföra MPD:n för ett flygplan med SHM med ett liknande flygplan som underhålls på klassiskt vis med regelbundna inspektioner.

Kapitel / Chapter 6

SLUTSATSER

6.1 Angående forskning och implementering

Många färdiga produkter finns redan. Dessutom finns det redan idag ytterligare olika tekniker som har så pass hög mognadsgrad att de kan utvecklas till användbara produkter och implementeras både som tillägg på gamla flygplan och integrerat i strukturen i nya flygplan.

Intresset hos användarna (flygbolag etc.) att faktiskt skrida till handling och införa ett SHM-system på sin flotta är i dagsläget ganska lågt. De kommersiella användarna är fokuserade på att fortsätta använda det mer klassiska underhållskonceptet som de är vana vid att arbeta med. De flesta bolagen, utom de allra största, har heller inte resurser att lägga på att varken utvärdera, på marknaden, befintliga SHM-lösningar eller prova ut egna nya. Dock så ser man i Sandias rapport att det finns ett intresse för tekniken i det långa loppet även hos bolagen. Den fortsatta utvecklingen kommer främst att drivas på av akademier och tillverkare, där intresset för tekniken är stort eftersom ett väl fungerande IVHM-system drastiskt minskar underhållskonstnaderna och således ger en viktig fördel i konkurrensen med andra tillverkare. Resultaten av tillverkarnas strävan kommer dock endast att ses på längre sikt då fler och fler av deras nyproducerade flygplan utrustas med tekniken och sedan börjar användas av bolagen, som t.ex. B787.

Ett undantag från detta är BAE Systems långsiktiga strävan att göra PZT-sensorerna så små och enkla att de kan appliceras utblandad i färgen på nya såväl som äldra flygplan. De förutspår att de borde ha en sådan lösning till hands inom en 15–20-årsperiod.

Några av de största hindren för implementering av SHM-tekniken var enligt Sandias undersökning mer baserat på brist av erfarenhet av systemen (validering), samt bristen av tydliga riktlinjer från myndigheterna för hur tekniken ska implementeras och användas, snarare än ytterligare ren teknisk forskning. Sedan Sandias undersökning gjordes har dels MSG-3-dokumentet uppdaterats (2013) med mer styrningar för SHM, dessutom har SAE International gett ut sitt dokument med branschomfattande riktlinjer för införandet av SHM (2013).

6.2 Attityder på marknaden

Trots att intresset för tekniken i branschen i allmänhet är stort enligt Sandias rapport, så har det inte riktigt slagit igenom hos bolagen. Bristen på intressenter på vårt utskick från tillfrågade bolag styrker denna slutsats.

6.3 Framtida arbete

Mer bör göras för att belysa fördelar kontra nackdelar med specifika lösningar genom att t.ex. analysera en detalj med en problematisk inspektion för att hitta en befintlig COTS-produkt som kan lösa uppgiften fortlöpande. Med mer erfarenhet av tekniken och fler lösningar som används operativt kommer bättre grundade åsikter kring tekniken att formas och till sist även en större efterfrågan efter tekniken att uppstå om den visar sig fördelaktig i respektive fall.

Kapitel / Chapter 7

REFERENSER

[1] manage/m® Technical Operations WebSuite, "AISHA II Monitoring of the aircraft structure,” Lufthansa Technik, 26 November 2012 [Online]. Tillgänglig:

http://www.lufthansa-technik.com/aircraft-structure-monitoring. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[2] Lufthansa Technik AG, “General Status and Prospective of SHM from the Standpoint of an End-User,” AISHA II, s. 1-11, 28 Oktober 2011 [Online]. Tillgänglig: Katholieke Universiteit, http://sirius.mtm.kuleuven.be/Research/AISHA-II/03-OPM-LHT.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[3] Maintenance Assistant Incorporated, “Condition Based Maintenance,” maintenanceassistant, 30 Maj 2013 [Online]. Tillgänglig:

http://www.maintenanceassistant.com/condition-based-maintenance. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[4] Daryl Stephenson, “The Airplane Doctors – Sophisticated systems constantly monitor the health of airplanes – military and commercial – to deliver preventive care and quick cures,” s. 1-3, Augusti 2006 [Online]. Tillgänglig: Boeing,

http://www.boeing.com/news/frontiers/archive/2006/august/ts_sf09.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[5] Carina Andersson, ”Informationsdesign i Tillståndsövervakning en Studie av ett

Bildskärmsbaserat Användargränsnitt för tillståndsövervakning och Tillståndsbaserat,” s. 4-5, 27 September 2010 [Online]. Tillgänglig: Digitala Vetenskapliga Arkivet,

http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:345355/FULLTEXT01.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[6] Peter Foote, Grant Gordon, Mark Derriso, “The Aerospace Industry Steering Committee on Structural Health Monitoring and Management(AISC-SHM): Progress on SHM guidelines for aerospace.”, s. 27, 2011 [Online]. Tillgänglig: SACL University,

http://structure.stanford.edu/workshop/documents/Keynote%20presentations/IWSHM %202011%20Keynote_Peter%20Foote.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[7] Alexander Krastev, ”MSG-3,” SKYbrary, 16 September 2014 [Online]. Tillgänglig:

http://www.skybrary.aero/index.php/MSG-3. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[8] Black Board, ”Utveckling av Underhållsprogram,” Flygplansdrift och Underhåll I, 2006 [Online]. Tillgänglig: MDH,

https://blackboard.mdh.se/webapps/blackboard/execute/modulepage/view?course_id= _2243_1&cmp_tab_id=_9692_1&mode=view. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[9] Mohammad, “Differences Between MRB & MPD,” faa-aircraft-certification, 2007 [Online]. Tillgänglig: http://www.faa-aircraft-certification.com/differences-between-mrb-mpd.html. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[10] Charlotte Adams, “Understanding MSG-3,” Aviation Today, 1 July 2009 [Online]. Tillgänglig: http://www.aviationtoday.com/am/categories/bga/Understanding-MSG-3_33062.html#.VCQEmqNvm70. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[11] Intergraph Corporation, ”Maintenance Steering Group-3 (MSG-3)-based Maintenance and Performance-based Planning and Logistics (PBP&L) Programs.” 2006 [Online]. Tillgänglig: Intergraph,

https://intergraphgovsolutions.com/assets/white-paper/Maintenance%20Steering%20Group-3%20White%20Paper.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[12] Jack Hessburg, “Scheduled Maintenance Tasks, Aviationpros,” 1 Mars 2000 [Online]. Tillgänglig: http://www.aviationpros.com/article/10388703/scheduled-maintenance-tasks. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[13] U.S. Department of transportation, “Advicory Circular – Maintenance Review Bords, Maintennace Type Boards, and OEM/TCH Recommended Maintenace Procedures,”, s 1-81, 27 Augusti 2012 [Online]. Tillgänglig: Federal Aviation Administration,

http://www.faa.gov/documentLibrary/media/Advisory_Circular/AC%20121-22C.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[14] John C. Mankins, “Techology Readiness Levels,” s. 1-5, 6 April 1995 [Online]. Tillgänglig: NASA HQ, http://www.hq.nasa.gov/office/codeq/trl/trl.pdf

[Hämtad: 30 Maj, 2014].

[15] Swedish Aerospace Industries, ”Flyg- och rymdforskning,” s. 4, 2012 [Online]. Tillgänglig: Swedish Aerospace Industries,

http://aerospace.se/wp-content/uploads/2012/03/SAI_inspel_FoI_proposition.pdf

[Hämtad: 30 Maj, 2014].

[16] Aero, “Boeing 787 from the ground up,” Boeing, 2008 [Online]. Tillgänglig:

http://www.boeing.com/commercial/aeromagazine/articles/qtr_4_06/article_04_2.ht ml. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[17] Frida Andersson, Astrid Hagqvist, ”Konstruktion för tillverkning av strukturdelar i komposit,” Kompositmateril, s.34-36, 2013 [Online]. Tillgänglig: DIVA, http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:664399/FULLTEXT01.pdf

[Hämtad: 30 Maj, 2014].

[18] Kungliga Vetenskapsakademin, ”Skåne, Aluminium – Al,” s.1-2, 15, Juni 2004 [Online]. Tillgänglig: landskapsgrundamnen,

http://www.landskapsgrundamnen.se/utskrift/Skane.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014]. [19] Riksantikvarieämbetet, ”Materialguiden,” Aluminium, s. 31-40, 2013 [Online].

Tillgänglig: Samla – Riksantikvarieämbetes öppna arkiv,

http://samla.raa.se/xmlui/bitstream/handle/raa/3310/Varia%202013_35.pdf?sequence =1. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[20] Alutrade AB, ”Ordlista,” Alutrade med profilen i fokus, 2007 [Online]. Tillgänglig:

http://www.alutrade.se/hem/16-alutrade-sv/teknik.html?start=10. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[21] Wikipedia, ”Aluminium,” Wikipedia den fria encyklopedin, 21 oktober 2014 [Online]. Tillgänglig: http://sv.wikipedia.org/wiki/Aluminium#cite_note-4. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[22] Markus Höglund, ”Kompositteknoligi,” Kolfiber, s. 22, 19 Oktober 2010 [Online]. Tillgänglig: Theseus.fi,

https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/20968/Hoglund_Markus.pdf?sequenc e=1.[Hämtad: 30 Maj, 2014].

[23] Svensk Kompositförening, ”Om Komposit - komposit vad är det,” Svensk Kompositförening, 2012 [Online]. Tillgänglig:

http://www.svenskkompositforening.se/index.php?page=om-oss. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[24] Iowa State University, “Center for Nondestructive Evaluation,” Modeling Cracks and Delaminations in Carbon Fiber Composites, 2011 [Online]. Tillgänglig:

https://www.cnde.iastate.edu/ultrasonics-and-composites/modeling-cracks-and-delaminations-carbon-fiber-composites-frank-margetan. [Hämtad: 30 Maj, 2014]. [25] R.A. Smith,”Composite Defects and their Detection,” MATERIALS SCIENCE AND

ENGINEERING, vol. III, s.1-14, 22 September 2011 [Online]. Tillgänglig: Desware,

http://www.desware.net/sample-chapters/d07/E6-36-04-03.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[26] Dennis Roach, Stephen Neidigk, “Does the Maturity of Structural Health

MonitoringTechnology Match User Readiness?,” s. 1-34, 22 September 2011 [Online]. Tillgänglig: SACL, http://tinyurl.com/sandiareport

[Hämtad: 30 Maj, 2014].

[27] Daniela Dragomirescu, Michael Kraemer, Mohamed Mehdi Jatlaoui, Patrick Pons, Hervé Aubert, Andrew Thain, Robert Plana, “60GHz Wireless Nano-Sensors Network for Structure Health Monitoring as Enabler for Safer, Greener Aircrafts,” s. 1-12, 6 May 2011 [Online]. Tillgänglig: HAL archives-ouvertes,

http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/59/10/28/PDF/invited_paper_dragomirescu_sept_hal.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[28] Dragoljub Vujic, “Wireless Sensor Networks in Aircraft Design and Structural Health Monitoring,” s. 1-4, 2014 [Online]. Tillgänglig: ACTA TECHNICA CORVINIENSI,

http://acta.fih.upt.ro/pdf/2014-2/ACTA-2014-2-21.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014]. [29] Nezih Mrad, “Wireless Sensors for Potential Military Aircraft Structural Health

Monitoring,” s. 1, 2007 [Online]. Tillgänglig: Caneus Organization,

http://caneus.org/fbw/downloads/2007/Mrad%20poster-RFID%20workshop%5B1%5D.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[30] Siobhan Wagner, " Wireless sensors could reduce aircraft maintenance costs,” the engineer, 13 August 2010 [Online]. Tillgänglig:

http://www.theengineer.co.uk/news/wireless-sensors-could-reduce-aircraft-maintenance-costs/1004298.article. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[31] Daniela Dragomirescu, Florian Perget, Frederic Camps, Robert Plana, Andrea De Luca, Florin Udrea, " Energy Efficient Wireless Sensor Network Architecture for Aircraft Structure Health Monitoring: from sensor to data collect,” Structural Health Monitoring,

http://www.researchgate.net/publication/256534200_Energy_Efficient_Wireless_Sens or_Network_Archiecture_for_Aircraft_Structure_Health_Monitoring_from_sensor_to _data_collect. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[32] Jasleen. K. Notay, Ghazanfar. A. Safdar, " A Wireless Sensor Network based Structural Health Monitoring System for an Airplane,” IEEE Xplore, 10 September 2011 [Online]. Tillgänglig: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6084934. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[33] Vienna University of Technology, “Aircraft Sensors without Batteries or Cables,” AlphaGalileo, 10 April 2013 [Online]. Tillgänglig:

http://www.alphagalileo.org/ViewItem.aspx?ItemId=130134&CultureCode=en. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[34] Ben Coxworth, “Self-powered sensors developed for monitoring aircraft integrity,” Gizmag, 16 June 2011 [Online]. Tillgänglig: http://www.gizmag.com/self-powered-wireless-aircraft-sensors/18939/. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[35] Colin Dunjohn, “Self-powered aircraft sensors undergp flight tests,” Gizmag, 14 April 2013 [Online]. Tillgänglig: http://www.gizmag.com/energy-harvesting-module-aircraft-sensors/27061/pictures. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[36] M R Pearson, M J Eaton, R Pullin, C A Featherston, K M Holford, “Energy Harvesting for Aerospace Structural Health Monitoring Systems,” Open Access proceedings Journal of Physics: Conference series, s.3-4, 1 juni 2012 [Online]. Tillgänglig: IOP Publishing,

http://iopscience.iop.org/1742-6596/382/1/012025/pdf/1742-6596_382_1_012025.pdf

[Hämtad: 30 Maj, 2014].

[37] Frédéric Pimparel, “Piezoelectric Energy Harvesting,” Youtube, 2012 [Online]. Tillgänglig: http://youtu.be/uNKMD8Z3-e4. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[38] Leif Asp, ”Batteriet blir en del av bilkarossen,” SwereaSICOMP, 13 Augusti 2014 [Online]. Tillgänglig: Swerea,

http://www.swerea.se/PageFiles/13317/Strukturella%20batterier_Swerea%20Sicomp_r edLA_publicerad%2020140813.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[39] Marco M. Furchi, Andreas Pospischil, Florian Libisch, Joachim Burgdörfer, and Thomas Mueller, “Photovoltaic Effect in an Electrically Tunable van der Waals Heterojunction,” ACS Publications, 24 July 2014 [Online]. Tillgänglig:

http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl501962c. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[40] Lisa Winter, “Solar Cells Just A Few Atoms Thick Could Be Possible With New Material,” IFL Science, 5 Augusti 2014 [Online]. Tillgänglig:

http://www.iflscience.com/physics/solar-cells-just-few-atoms-thick-could-be-possible-new-material. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[41] Ben Varkey Benjamin, Peiran Gao, Emmett McQuinn, Anand R. Chandrasekaran, Jean-Marie Bussat, John V. Arthur, Paul A. Merolla, Kwabena Boahen, “Neurogrid: A Mixed-Analog-Digital Multichip System for Large-Scale Neural Simulations”. Vol. 102, s. 1-18, 5 May 2014 [Online]. Tillgänglig: Standford University,

http://web.stanford.edu/group/brainsinsilicon/documents/BenjaminEtAlNeurogrid201 4.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[42] BAE Systems, “Aircraft Set to Become more Huiman as Engineers Develop Smart Skins which can Detect Injury,” BAE Systems, 20 Augusti 2014 [Online]. Tillgänglig:

[43] Acellent Technologies Inc, ”Smart Layer,” Acellent, 2014 [Online]. Tillgänglig:

http://www.acellent.com/blog1/products/sensors. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[44] Dimitry Gorinevsky, Grant A. Gordon, Shawn Beard, Amrita Kumar, Fu-Kuo Chang, “Design of Integrated SHM System for Commercial Aircraft Applications,” Structural Health Monitoring, s.2, September 2005 [Online]. Tillgänglig: Standford,

http://web.stanford.edu/~gorin/papers/HonAcell05.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014]. [45] SAE International, ”SAE International Aerospace Standards Newsletter,” Vol. 4, s. 1-9,

December 2013 [Online]. Tillgänglig: SAE,

http://www.sae.org/standardsdev/news/P136710.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[46] EASA, ”Further advanced definition of Structural Health Monitoring (SHM)/Addition to MSG-3,” 28 April 2010 [Online]. Tillgänglig: EASA,

http://easa.europa.eu/system/files/dfu/CRS%20IP%20105.pdf [Hämtad: 30 Maj, 2014]. [47] EASA, ”Further advanced definition of Structural Health Monitoring (SHM)/Addition to

MSG-3,” 1 Oktober 2009 [Online]. Tillgänglig: EASA,

http://easa.europa.eu/system/files/dfu/IP%20105.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014]. [48] A4A, ”Development of Scheduled Maintenance,” Evaluation of Structural Health

Monitoring Systems Logic Diagram, s.6, 1 oktober 2009 [Online]. Tillgänglig: EASA,

http://easa.europa.eu/system/files/dfu/IP%20105%20attachment%20.pdf

[Hämtad: 30 Maj, 2014].

[49] Dr. Clemens Bockenheimer, Holger Speckmann “Validation, Verification and

Implementation of SHM at Airbus,” s.4, 10 December 2013 [Online]. Tillgänglig: SACL,

http://structure.stanford.edu/workshop/documents/Keynote%20presentations/IWSHM %202013%20Keynote_Clemens%20Bockenheimer.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[50] Wikipedia, “Integrated Vehicle Health Managment,” Wikipedia den fria encyklopedin, 25 October 2014 [Online]. Tillgänglig:

http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_Vehicle_Health_Management. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[51] Dr. Clemens Bockenheimer, Holger Speckmann “Validation, Verification and

Implementation of SHM at Airbus,” s. 1-7, 10 December 2013 [Online]. Tillgänglig: SACL,

http://www.tregoengineering.com/PDF_Papers/2003ewshm_shm%20architecture.pdf

[Hämtad: 30 Maj, 2014].

[52] Kevin R. Wheeler, Tolga Kurtoglu, Scott D. Poll, ”A Survey of Health Management User Objectives in Aerospace Systems Related to Diagnostic and Prognostic Metrics,”

International Journal of Prognostics and Health Management, s. 1-19, 2010 [Online]. Tillgänglig: PHM Society,

http://www.phmsociety.org/sites/phmsociety.org/files/phm_submission/2010/ijPHM_ 10_003.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[53] Boeing EDGE Information Service, “International Journal of Prognostics and Health Management,” s.1-5, 2012 [Online]. Tillgänglig: Boeing,

http://www.boeing.com/assets/pdf/commercial/aviationservices/brochures/AirplaneHe althManagement.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[54] The Editors of Encyclopædia Britannica, “Control System,” Encyclopædia Britannica, 13 Augusti 2013 [Online]. Tillgänglig:

http://www.britannica.com/EBchecked/topic/135480/control-system/1512/Basic-[55] Stephen B Johnson,Thomas Gormley,Seth Kessler,Charles Mott,Ann Patterson-Hine,Karl Reichard,Philip Scandura, Jr, “System Health Management with Aerospace

Applications,” The Atrium, Suthern Gate, Chichaster, West Sussex: Wiley, 2011. [E-bok]. Tillgänglig: Google book, http://tinyurl.com/nv2ty6e.

[56] Joint Industry Proposal, ”Definition of Structural Health Monitoring (SHM)/Addition to MSG-3,” International Maintenance Review Board Policy Board (IMRBPB) Issue Paper (IP), s.2, 2 April 2009, [Online]. Tillgänglig: EASA,

http://easa.europa.eu/system/files/dfu/IP%2092%20rev2%20apr09%20approved.pdf

[Hämtad: 30 Maj, 2014].

[57] Dr. JB Ihn, “Structural Health Monitoring Overview & Aerospace Applications,” s.1-119, 5 Juni 2013 [Online]. Tillgänglig: UW Courses Web Server,

http://courses.washington.edu/mengr568/notes/structural_health_monitoring.pdf

[Hämtad: 30 Maj, 2014].

[58] National Instruments Corporation, “What Is a Data Acquisition,” National Instruments, 2014 [Online]. Tillgänglig: http://www.ni.com/data-acquisition/what-is. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[59] Alfredo GÜEMES, “SHM Technologies and Applications in Aircraft Structures,” 5th International Symposium on NDT in Aerospace, S.2, 13-15 November 2013 [Online]. Tillgänglig: http://www.ndt.net/article/aero2013/presentations/61_Guemes.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[60] Javier Alonso-Alegre, Adolfo García-Corcuera, Gerardo Aranguren, Pedro M.Monje, Ángel Alcaide Pardo, Marianao Ruiz, Eduardo Barrera “Algorithms Hardware Implementation for Ultrasonic Data Processing in SHM System,” 7th European

Workshop on Structural Health Monitoring, s.9, 8 July 2014 [Online]. Tillgänglig: HAL archives-ouvertes, http://hal.inria.fr/docs/01/02/04/58/PDF/0073.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[61] Lawrence A. Klein, ”Sensor and Data Fuision: A Tool for Information Assessment and Decision Making,”Bellingham: SPIE – The International Society for Optical Engineering, 2004 [E-bok]. Tillgänglig: Google books,

http://books.google.co.za/books?id=-782bo4u_ogC.

[62] Urban Hurtig, ”Fråga 72,” Datatermgruppen, 15 november 2013 [Online]. Tillgänglig:

http://www.datatermgruppen.se/fragor-och-svar.html#f72. [Hämtad: 30 Maj, 2014]. [63] Wikipedia, “Datautvinning,” Wikipedia den fria encyklopedin, 13 September 2014

[Online]. Tillgänglig: http://sv.wikipedia.org/wiki/Datautvinning. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[64] R. Bruce Thompson, “Proceedings of a Workshop on Materials State Awareness,” 500 Fifth Street, N.W.:National Materials Advisory Board ,2008 [E-bok]. Tillgänglig: The national Academies Press,

http://www.nap.edu/openbook.php?record_id=12246&page=9.

[65] Nicholas Brigman, “Structural Health Monitoring in Commercail Aviation,” s.39, 17 May 2012 [Online]. Tillgänglig: DSpace@MIT,

http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/73846/810161483.pdf?sequence=1. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[66] Dell, ”EMI (Electromagnetic Interference [Elektromagnetisk störning]),” s. 1, 24 Oktober 2007 [Online]. Tillgänglig: DELL,

http://www.dell.com/downloads/global/corporate/environ/comply/a_eu_ce_swedish.p df. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[67] Wikipedia, “Multiplex,” Wikipedia den fria encyklopedin, 6 September 2014 [Online]. Tillgänglig: http://sv.wikipedia.org/wiki/Multiplex. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[68] Luna, “What is Distributed Sensing?”. Luna Defining Impossible, 2014 [Online]. Tillgänglig: http://lunainc.com/growth-area/sensing-for-composites/distributed-sensing. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[69] Wikipedia, “Interferometri,” Wikipedia den fria encyklopedin, 2 September 2014 [Online]. Tillgänglig: http://sv.wikipedia.org/wiki/Interferometri. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[70] Honglei Guo, Gaozhi Xiao, Nezih Mrad, Jianping Yao, ”Fiber Optic Sensors for Structural Health Monitoring of Air Platforms,” s. 1-19, 25 Mars 2011 [Online]. Tillgänglig: MDPI,

http://www.mdpi.com/1424-8220/11/4/3687. [Hämtad: 30 Maj, 2014].

[71] Olle.I, ”Fiberoptik, Optiska fibrer och komponenter för fiberoptisk kommunikation,” Atomic Physics, s. 9, [Online]. Tillgänglig: Lund University,

http://www.atomic.physics.lu.se/fileadmin/atomfysik/Education/FAFF25_Fotonik_foer _CD/Dokument/Laborationer/Fiberoptik_CD_2014.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014]. [72] Arvid Hejll, Björn Täljsten, “Civil Structural Health Monitoring,” Sensorsystem, s. 26-28,

December 2005 [Online]. Tillgänglig: Luleå Tekniska Universitet,

http://epubl.ltu.se/1402-1536/2005/33/LTU-TR-0533-SE.pdf. [Hämtad: 30 Maj, 2014]. [73] APC International ltd, “Piezoelectricity,” American Piezo, 2014 [Online]. Tillgänglig:

https://www.americanpiezo.com/knowledge-center/piezo-theory/piezoelectricity.html. [Hämtad: 30 Maj, 2014].