在航空航天装备中，螺栓连接是结构安全的关键环节。无论是飞机机翼的蒙皮连接、发动机舱的高温部位，还是航天器的模块对接，螺栓一旦出现预紧力不足、松动或应力异常，都可能导致严重的安全隐患。
传统的螺栓巡检多依赖人工扭矩检测或应变计等有线传感方案，但在航空航天领域，这些方法面临着以下挑战：
空间与布线受限：机舱、发动机等部位空间紧凑，有线布设复杂且增加重量。
极端环境影响：高温、低温、振动、真空等环境会影响有源电子元件的稳定性。
实时性不足：人工巡检周期长，难以及时发现突发的预紧力变化。
维护成本高：有源传感器需要供电与维护，增加运维负担。
（无源无线垫片传感器在航空航天螺栓预紧力实时监测中的应用 图源：摄图网）
无源无线垫片传感器的原理与特点
无源无线垫片传感器将传感功能与结构件融合，直接替代传统垫片使用。其核心是利用嵌入式无源谐振结构（如LC谐振电路）将螺栓预紧力的变化转化为可远程读取的频率信号。
主要特点：
零供电、零维护：依靠外部读写设备的激励实现数据传输，无需内置电池。
结构融合：传感器外形与标准垫片一致，安装方式与原有工艺兼容。
无线读取：可在螺栓完全封闭、不可直接触及的位置实现远程检测。
耐极端环境：可选用耐高温合金、陶瓷等材料，适应航空航天环境。
在航空航天螺栓预紧力监测中的应用场景
飞机机翼与机身连接
飞机机翼蒙皮和内部骨架由大量高强度螺栓连接，垫片传感器可在不改变原有结构的前提下，实现飞行过程中预紧力的实时监控，及时预警松动或疲劳。
发动机及涡轮部件
发动机螺栓长期处于高温、高振动环境中，无源无线垫片传感器可耐受数百摄氏度的温度变化，确保关键连接安全。
航天器对接与结构固定
在卫星、飞船舱段对接处，传感器可实时传回预紧力数据，帮助地面与机载系统确认连接状态，避免因松动导致结构变形或泄漏。
长寿命轨道运行设备
对于在轨运行多年、无法人工检修的设备，传感器可长期稳定工作，提供关键连接件的健康监测数据。
技术优势与价值
全寿命周期监测：从地面装配到服役阶段，实时掌握预紧力状态。
提升安全冗余：提前预警连接件潜在故障，减少突发性事故。
降低维护成本：减少人工检查频率，降低运维人员在危险环境工作的风险。
兼容性强：无需改变螺栓设计，只需更换垫片即可完成传感功能的集成。
（无源无线垫片传感器在航空航天螺栓预紧力实时监测中的应用 图源：摄图网）
未来，无源无线垫片传感器可与航空航天的健康监测系统（SHM）深度融合，通过无线网络或卫星通信，将螺栓健康数据实时传回地面，实现从单点监测到全机网络化监测的转变。同时，材料与封装工艺的进步将进一步提高传感器在极端环境下的可靠性和寿命，为航空航天领域的安全运维提供更智能、更经济的解决方案。
