Nowoczesna kontrola kompozytowych elementów statków powietrznych przyczyni się do zwiększenia bezpieczeństwa podczas lotu

W ciągu ostatnich dziesięcioleci wraz z rozwojem globalizacji nastąpił znaczny wzrost natężenia ruchu lotniczego, a wszystkie prognozy wskazują, że będzie ono nadal rosnąć przez kolejne dwie dekady. Udoskonalone nieniszczące technologie kontroli mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia konkurencyjności i zrównoważonego rozwoju. Takie technologie mogą lepiej wykrywać wady oraz uszkodzenia na wczesnym etapie, co prowadzi do skrócenia czasu poświęcanego na konserwację, a także do zmniejszenia kosztów napraw. Pozwalają one również na ograniczenie ciężaru wynikającego z zamontowania dodatkowych urządzeń zabezpieczających, a tym samym zmniejszają obciążenie samolotów oraz zależne od niego zużycie paliwa i poziom emisji.

Naukowcy prowadzący działania w ramach wspieranego ze środków UE projektu MAGNASENSE (Magnetostrictive sensor applications for self-sensing of composite structures) opracowali inteligentne technologie konserwacji wytrzymałych i lekkich konstrukcji kompozytowych wzmacnianych włóknami węglowymi. Opierają się one na wrażliwych na naprężenia przewodach magnetycznych wplecionych w metalową siatkę i wbudowanych w elementach kompozytowych wzmacnianych włóknami węglowymi.

Bezdotykowe czujniki wykrywające strumień magnetyczny skanują i mapują obciążenie w konstrukcjach kompozytowych za pomocą prawdopodobnie najbardziej innowacyjnej funkcji systemu — śledzenia optycznego. Odbywa się to przy użyciu kamery na podczerwień oraz przetwornika z dołączoną diodą LED na podczerwień. Dioda LED naprowadza kamerę na miejsce kontroli. System akwizycji danych rejestruje sygnał i konwertuje go do formatu numerycznego w celu przeprowadzenia analizy — wszystkie te procesy odbywają się za pomocą technologii bezprzewodowych.

Połączono funkcje oprogramowania i sprzętu, aby stworzyć zaawansowany system czujników do monitorowania stanu konstrukcji wykonanych z materiałów kompozytowych wzmacnianych włóknami węglowymi. Zwiększono też dokładność dzięki zaawansowanym algorytmom filtrującym. Narzędzie do korelacji obrazu za pomocą metrologii optycznej porównuje powierzchnię struktury w warunkach referencyjnych i testowych i zapewnia charakterystykę naprężenia pełnego pola. System MAGNASENSE skutecznie wskazywał obszary potencjalnych uszkodzeń podczas testu demonstratora elementów — uszkodzonego usztywnionego panelu naprawionego za pomocą zespolonego kawałka materiału kompozytowego.

Metoda pozwala na szybkie, tanie i niezawodne wykrywanie uszkodzeń wewnętrznych w sposób bezdotykowy. Partnerzy projektu oczekują, że uda im się bardzo szybko wprowadzić system MAGNASENSE na rynek, co znacznie zwiększy globalną konkurencyjność przemysłu lotniczego UE, a także całego łańcucha dostaw produktu. Ponadto szerokie zastosowanie przyczyni się również do zapewnienia bezpieczeństwa i zrównoważonego wykorzystania zasobów podczas lotu.