Vědci z Centra polymerních systémů (CPS) Univerzity Tomáše Bati (UTB) ve Zlíně vyvíjejí polymerní materiály, které budou sloužit k výrobě bezpečnostních senzorů užívaných v leteckém průmyslu. Na rozdíl od senzorů z keramiky, které se v letadlech běžně používají, budou lehčí a cenově dostupnější.
„Senzory opotřebení zaznamenávají u letadlových konstrukcí vibrace určitých částí letadla, například křídel či motorů, a vyhodnocují, zda fungují tak, jak mají,“ vysvětlil řešitel projektu a vědec z CPS Miroslav Mrlík.
Senzory jsou většinou vyrobené z keramických materiálů, jejichž hustota je poměrně vysoká, a proto jsou poměrně těžké, mechanicky křehké a cenově drahé. Využívají se tedy pouze na těch částech letadla, u kterých se předpokládá nejčastější opotřebení.
„Na určitých částech letadla senzory opotřebení tedy ani nejsou a kontrolují je bezpečnostní technici osobně vizuální formou nebo pomocí přístrojů,“ popsal Mrlík.
Od používání keramických senzorů se proto postupně upouští a zvyšuje se poptávka po senzorech z polymerů. Vědci z CPS se zapojili do výzkumu, který je součástí Evropského projektu COST s názvem Optimizing Design for Inspection (ODIN). Na řešení problematiky se podílí šestadvacet zemí.
Senzor v podobě tenké, lehké fólie
Senzory opotřebení vyrábějí vědci ve Zlíně z polymerních materiálů na základě specifické receptury. Díky tomu mají senzory nízkou hmotnost a jsou cenově dostupnější. Výsledný senzor opotřebení bude mít podobu tenké odlehčené fólie, která bude flexibilní, lze ji aplikovat prakticky do každé části letadla, a umožní tak snímat větší plochu letadlové konstrukce.
„Některé polymerní materiály mají specifické vlastnosti, díky kterým jsou schopny generovat elektrický náboj vlivem mechanické stimulace zejména vibrace. Tento elektrický náboj je poté možné převést do formy signálu, jenž po datovém zpracování do počítače poskytne specifickou informaci. Pokud se vibrace změní, například důsledkem změny vlastností konstrukčního materiálu, změní se také získávaný signál a jeho specifická informace s dostatečným časovým odstupem, než je konstrukční materiál reálně poškozen,“ vysvětlil garant výzkumné skupiny Zpracování polymerů na CPS Tomáš Sedláček.
Zatímco jeden malý keramický senzor stojí přes přibližně čtyři tisíce korun, senzor z polymerní fólie o dvakrát větší snímací ploše vyjde na sto padesát korun.
Testování na křídle
Vědci z CPS spolupracují s univerzitou z velšského Cardiffu a výrobcem letadel Airbus. Konstruktéři z tamní univerzity vyvinuli modelové křídlo letadla, kde zlínští vědci fólii z polymerů testují. „Nyní jsme ve fázi vývoje, v Cardiffu díky simulovaným podmínkám naši fólii testujeme přímo na konstrukci křídla. Je potřeba taky najít cestu, jak bude senzor z fólie komunikovat s případným zařízením, které přenesený signál dál zpracuje,“ dodal Mrlík.
Jak bude reálný senzor v podobě fólie velký, bude podle něj záležet na tom, jak se při testech bude chovat například křídlo. „Čím větší plochu jsme schopni poté snímat, tím dostaneme přesnější informace o tom, co se tam nahoře vlastně děje. Cílem je monitorovat celou funkci křídla, ale to jsme ještě daleko,“ řekl řešitel projektu.
Pokud testy dopadnou dobře, dala by se speciálně vyvinutá fólie z polymerů použít
na jakoukoliv součást letadla. Kromě křídel také například na podvozkové klapky,
na samotnou konstrukci motoru a jeho turbíny, tedy části, které jsou ovlivněny během letu vibracemi nejvíce.
