Возможность контролировать состояние авиационной и космической техники, в частности, фюзеляжей и крыльев самолётов, несущих винтов вертолетов и корпусов космических станций, закладывается ещё на стадии проектирования. Мониторинг внешних механических воздействий, например, вдавливаний или ударов, в том числе от боевых снарядов, и быстрое реагирование на такие проблемы могут помочь сохранить жизнь людям, находящимся на борту, а также само судно. Одним из перспективных направлений по определению дефектов в корпусах летательных аппаратов являются оптоволоконные пьезоэлектролюминесцентные датчики, которые диагностируют повреждения по светоотдаче люминофора – материала, который ярко светится при действии электрического напряжения или механической нагрузки. Учёные Пермского Политеха разработали электромеханическую модель функционирования такого оптоволоконного датчика, который поможет экипажу определять характер и локацию воздействия жёстких частиц на фюзеляж самолётов и космических аппаратов. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Датчик. Источник фото: пресс-служба Пермского Политеха
Статья с результатами исследования опубликована в журнале «Russian Aeronautics».
Датчик представляет собой оптоволокно с композитным механолюминесцентным покрытием, светящимся при механическом воздействии, и встраивается на этапе производства в индикаторный полимерный слой композитных конструкций, например, фюзеляжа или крыльев самолётов. Датчик осуществляет индикацию, мониторинг и обнаружение внешних силовых воздействий на поверхность полимерного индикаторного покрытия, а также возможное образование дефектов и повреждений. Диагностирование осуществляется по результатам цифровой обработки приёмником-анализатором величины интенсивности информативного светового сигнала, которая происходит на выходе из оптоволокна датчика по специально разработанным для этого алгоритмам.
– Для диагностирования внешнего механического воздействия на аэрокосмическую технику мы разработали электромеханическую модель индикаторного полимерного покрытия со встроенным оптоволоконным пьезоэлектролюминесцентным датчиком на основе механолюминесцентного эффекта – светоотдачи при механической нагрузке с целью обнаружения и локации внешних силовых воздействий жёстких частиц, таких как град, осколки бетонной крошки при взлете и посадке самолета и космический мусор. Когда жесткие частицы ударяются или вдавливаются, например, в поверхность крыла самолёта, где есть индикаторное полимерное покрытие, то датчик это заметит изменением интенсивности светового сигнала на выходе из оптоволокна, а приёмник-анализатор идентифицирует, определит величину и расположение этого воздействия, – рассказывает профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций, доктор физико-математических наук Андрей Паньков.
Разработка учёных Пермского Политеха позволит эффективно проводить мониторинг нежелательных внешних механических воздействий и контролировать состояние ответственных элементов авиационной и космической техники. Благодаря этому можно будет проводить своевременный ремонт образовавшихся дефектов, избежав нежелательного последующего роста повреждений, и обеспечить высокий уровень надежности и долговечности современной аэрокосмической техники.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Пермского Политеха