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 может 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».

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.

Поддержать редакцию