ПНИПУ: придуман способ повысить надежность аэродинамического покрытия самолетов
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.
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.
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.
«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.
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.