Основным элементом системы мониторинга являются волоконно-оптические датчики. Устройство позволяет отработать систему мониторинга и находить уязвимые места в конструкции.
Сегодня российские авиастроители ведут работы по созданию про-бионической конструкции планера сверхзвукового пассажирского самолёта. Такая конструкция должна быть легче, прочнее и надёжнее существующих и обеспечивать защиту ответственных силовых элементов от ударных и температурных воздействий. Осуществить непрерывный контроль механического состояния и целостности конструкции и позволяет разрабатываемая пермскими участниками НЦМУ «Сверхзвук» система мониторинга.
Для ее тестирования и отработки необходимых методик и был разработан демонстрационный стенд, который выполнен из пластика, распечатанного на 3D-принтере. Стенд представляет собой модель про-бионической конструкции, закрепленную на опоре. Между ячейками каркаса проложено оптическое волокно, соединенное с регистрирующим сигнал оборудованием. В демонстрационном стенде использованы два вида датчиков: распределённые и точечные, основанные на брэгговских решётках. Распределённые волоконно-оптические датчики позволяют получить очень высокое пространственное разрешение, вплоть до миллиметра, а с помощью точечных датчиков, основанных на брэгговских решётках, исследуются определённые, наиболее опасные, участки конструкции.
Стенд максимально приближен к стандартной конструкции. Для начала исследований его необходимо только оптимизировать под конкретные нагрузки. Сегодня одна из главных задач для учёных – найти оптимальные варианты размещения систем мониторинга.
Кошелева Наталья - кандидат технических наук, сотрудник лаборатории «Прочность и интеллектуальные конструкции» НЦМУ "Сверхзвук" в ПФИЦ УрО РАН:
«Необходимо осмысленно внедрять датчики в модель про-бионической конструкции: найти оптимальные места их расположения, что сделать, чтобы всё работало корректно, чтобы мы могли получать достоверные данные с датчиков. Всё начинается с моделирования: создается расчетная модель, задаются конкретные типовые нагрузки, указываются наиболее опасные по деформациям места конструкции, в которых должны выполняться критерии прочности. Опираясь на данные, полученные в ходе экспериментов на стенде, с помощью численного моделирования мы можем указать авиастроителям, критические места конструкции при деформации и куда надо помещать датчики для непрерывного контроля за ее состоянием».
Предыдущие годы, изучая системы мониторинга, пермские исследователи больше опирались на теоретическую часть: варианты моделирования, какое при внедрении будет напряженно-деформированное состояние, как влияет оптоволокно на жесткость и прочность конструкции и т.д. При появлении нового специализированного оборудования появилась возможность подтвердить численные результаты экспериментальными.
Работа проводится в кооперации с участниками НЦМУ «Сверхзвук» из МАИ, ЦАГИ, Казанского авиационного института. Они эксперты в своей области, пермяки – в своей. А в целом - новые результаты по перспективным композитным конструкциям и методам их исследований.
