ПНИПУ: придуман способ повысить надежность аэродинамического покрытия самолетов

Чтобы улучшить систему мониторинга повреждений воздушной техники и снизить риски аварийных ситуаций при перелетах, команда инженеров Пермского Политеха придумала модель тактильного оптоволоконного покрытия.
ПНИПУ: придуман способ повысить надежность аэродинамического покрытия самолетов
Freepik
Встроенные в покрытие чувствительные датчики позволят улавливать внешние воздействия на аэродинамическую поверхность борта.

В аэрокосмической сфере активно примеряют сенсорную технику, способную определять силовые воздействия на поверхность и своевременно передавать сигналы об опасных повреждениях. Во время пассажирских воздушных перевозок такие технологии помогают распознавать удары града, бетонной крошки из-под переднего колеса при взлет или же частицы мусора, бьющиеся о самолет. Однако ученые продолжают совершенствовать индикаторные и тактильные полимерные покрытия, чтобы сделать их более «умными» и надежными.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Инженеры Пермского Политеха решили использовать гибкие полимерные тактильные датчики для измерения механических воздействий, а также физических и геометрических характеристик объектов в результате контакта с аэродинамической поверхностью самолета. До этого похожие решения применялись в основном в электронике, машинном обучении, при создании электронной кожи и в робототехнике. Например, при создании роботов подобные покрытия помогают «очувствить» им конечности.

Предложенная технология работает по принципу человеческой кожи.
Принцип работы чувствительного покрытия с датчиками
ПНИПУ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Тактильные покрытия создаются на базе чувствительных материалов, генерирующих электрические заряды и вырабатывающих свечение. «Например, пьезоэлектрические элементы в составе оптоволоконного датчика в полимерном слое позволяют диагностировать обледенение и автоматически очищать поверхность от корки льда», — отмечают ученые ПНИПУ.

Работая над моделью для диагностики механических воздействий на воздушную технику, исследователи проанализировали, как давление жестких шаровых частиц, подобных граду, влияет на характеристики колебаний сенсорной поверхности чувствительного покрытия. Датчики, встроенные в полимерный слой, светились, когда «ощущали» удары. Причем зависимость между силой воздействия и собственными частотами микроколебаний покрытия оказалась близка к линейной.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«Открытие позволит использовать резонансный метод для точной диагностики внешних воздействий на поверхность», – отметил Андрей Паньков, доктор физико-математических наук, профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ПНИПУ.

Суть резонансного метода в том, что под действием переменного электрического напряжения встроенные в поверхность электроды реагируют на объекты вибрацией. Колебания, в свою очередь, как бы «ощупывают» исследуемые частицы.

Результаты проведенного исследования в дальнейшем позволят изготавливать более надежные аэродинамические покрытия для космических кораблей, самолетов и прочих летательных аппаратов. Ученые надеются, что их разработка снизить аварийность и риски отказа датчиков в критических ситуациях.